楊 靜

(中石化廣州工程有限公司，廣東 廣州 510000)

隨著目前煉油行業(yè)中加工原料的不斷重質(zhì)化和劣質(zhì)化，生焦量不斷提高，過(guò)多的燒焦熱量使催化劑再生溫度過(guò)高，破壞再生器的內(nèi)構(gòu)件并大大加速催化劑減活，此時(shí)取熱器的作用就顯得至關(guān)重要。用取熱器從再生器中取出多余的熱量是調(diào)節(jié)裝置熱平衡最直接的手段[1]。外取熱器是最關(guān)鍵的設(shè)備，它設(shè)置在再生器外部，通過(guò)顆粒循環(huán)管線和再生器連通，內(nèi)部通常設(shè)置多組垂直管束。具有取熱負(fù)荷的調(diào)節(jié)范圍大，調(diào)節(jié)靈便，設(shè)備可靠性高等特點(diǎn)，因此獲得了廣泛的應(yīng)用。

本文以某石化330萬(wàn)t/a重油催化裂化裝置(采用UOP工藝包)為例，對(duì)外取熱管道設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

1 外取熱器平面布置

圖1 外取熱器平面布置

Fig.1 Pump plot plan

為取得理想的換熱效果，外取熱器應(yīng)盡量靠近再生器布置。該裝置中，外取熱器到再生器中心的水平距離為9.526 m，兩臺(tái)外取熱器在再生器左側(cè)對(duì)稱布置，與再生器中心線夾角均成30°，與外取熱對(duì)應(yīng)的兩臺(tái)中壓汽水分離器分別布置在催化劑罐構(gòu)架和三旋構(gòu)架的頂部，中壓汽水分離器與外取熱器的水平距離分別為11.224 m和11.5 m。平面布置圖如圖1所示。為確保催化劑流化盡量均勻，外取熱器的開(kāi)口和外循環(huán)管開(kāi)口、再生斜管開(kāi)口、待生斜管開(kāi)口應(yīng)沿再生器的器壁呈一定角度分散布置，避免靠近布置。

外取熱器與中壓汽水分離器間距不宜太遠(yuǎn)或太近。太遠(yuǎn)浪費(fèi)占地與材料，且給管道支撐帶來(lái)困難；太近則不利于管道熱補(bǔ)償，中壓汽水分離器應(yīng)優(yōu)先考慮與外取熱器對(duì)中布置(即外取熱器中心線到中壓汽水分離器左右鞍座等距)，以利于汽水管線的布置。但在具體設(shè)計(jì)中受客觀條件限制，有時(shí)不宜做到。

2 外取熱管道布置

外取熱器管道的布置要結(jié)合管束排布及平面布置綜合考慮。上升管與下降管的特點(diǎn)是數(shù)量多且排布密集。該裝置為中外取熱器有43根DN200的上升管和43根DN150的下降管，中壓汽水分離器上有22個(gè)DN300的上升管嘴和11個(gè)DN350的下降管嘴。從外取熱器出來(lái)的管子和中壓汽水分離器的管道之間通過(guò)8組集合管分配連接。

管道從外取熱器抽出后按不同標(biāo)高分為四層，第一層和第四層為下降管，中間的兩層為上升管。而第一層和第二層均有22根管子，第三層和第四層則有21根管子。四層管道分別在外取熱構(gòu)架梁和放置中壓汽水分離器的三旋構(gòu)架梁上支撐后，穿過(guò)中壓汽水分離器的下層平臺(tái)(此平臺(tái)與放置中壓汽水分離器的平臺(tái)高差為5.5 m)，且每根管道在此平臺(tái)的上方均通過(guò)切斷閥與集合管連接，最終進(jìn)入中壓汽水分離器。管道設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 上升管與下降管的管道設(shè)計(jì)

Fig.2 Piping design of the riser-pipes and down comers

3 外取熱管道支架選型

圖3 管道支架型式

由于上升管與下降管管道數(shù)目較多，因此在進(jìn)行應(yīng)力分析時(shí)均選取每層比較有代表性的幾根管道進(jìn)行計(jì)算，比如最外圍和相對(duì)靠近中間的管子，在應(yīng)力計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上，可以將臨近的幾根管子的熱位移量和荷載取相同的數(shù)值，選用同一型號(hào)的彈簧，以盡量減少?gòu)椈梢?guī)格；同時(shí)也可將走向一致的幾根管道捆綁在一起共同做支架，例如四根走向相同的管道管托下部先用一根H型鋼做支撐，在H型鋼下部可以將載荷合并后再平

均分配，減少?gòu)椈傻臄?shù)量，如圖3所示。這樣既很好的解決了管道間距小，支架位置不足的困難，同時(shí)也給采購(gòu)和施工帶來(lái)了方便。值得注意的是，由于上升管具有傾斜角度，該管道的管托需做成傾斜管托，管托底部安裝時(shí)保證水平。

綜合最后應(yīng)力分析及彈簧選型結(jié)果得出：管系靠近外取熱器及集合管的第一個(gè)支架均為彈簧支架，此處位移量都相對(duì)較大；有應(yīng)力分析結(jié)果的點(diǎn)按照分析結(jié)果選擇恒力彈簧或者可變彈簧，在本項(xiàng)目中未經(jīng)應(yīng)力分析的管道手動(dòng)選簧時(shí)，當(dāng)位移量大于60 mm時(shí)均應(yīng)選用恒力彈簧。

4 結(jié)束語(yǔ)

(1)外取熱器管道排布密集，管道數(shù)量較多，在設(shè)計(jì)初期就應(yīng)提前進(jìn)行管道規(guī)劃，以方便后面進(jìn)行的應(yīng)力分析及構(gòu)架梁的設(shè)計(jì)。外取熱管道設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量減少接頭焊縫或改進(jìn)管束接頭相距過(guò)近的問(wèn)題，創(chuàng)造比較好的施焊條件[2]。

(2)外取熱器上升管和下降管要充分利用平面布置，通過(guò)管道的自然走向進(jìn)行熱補(bǔ)償，管道支架的設(shè)置應(yīng)考慮位置限制，盡量減少?gòu)椈蛇x用的規(guī)格及數(shù)量，避免給采購(gòu)和施工帶來(lái)不必要的麻煩。坡度管的存在使得彎頭連接件為非標(biāo)準(zhǔn)90°或45°彎頭，因此在保證管系自然補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)上可適當(dāng)減少?gòu)濐^數(shù)量，便于施工。