并列式连续重整装置转油线管道设计

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漏嫌a

并列式连续重整装置转油线管道设计

王遂锋，司冠飞

(中石化洛阳工程有限公司，河南省洛阳市471003)

摘要:结合800 kt/a连续重整装置，对反应转油线的管道设计进行了总结,探讨了设备平面布置、管道布置及 选材、应力核算和转油线安装等问题。对于并列式重整装置，反应器与四合一炉顺序布置,能缩短转油线管道长 度，保证转油线系统压力降尽可能小。通过管道材质的升级，解决了设计标准升级和装置苛刻度提高带来的困难, 给同类装置设计提供了借鉴。根据转油线、四合一炉炉管及附件的实际质量核算弹簧，能有效防止工作状态下弹 簧失效。加热炉集合管弹簧偏置安装,是转油线管道安装的关键。

关键词：连续重整转油线2.25Crl M

o

偏置安装

连续重整是炼油厂打通炼化一体化的重要生

产装置。截至2018年底，国内连续重整的产能已 超过90 Mt/a。重整生成油既可作为高辛烷值汽 油调合组分，又可作为制取苯、甲苯和二甲苯的重 要原料，是PX装置原料的主要来源;副产的氢气 是炼油厂加氢装置的重要氢气来源。目前具备大 型工业化成套技术的是U0P的Cyclemax工艺、

R-201

R-202

中石化洛阳工程有限公司的SLCR工艺和Axens 的 Octanizing/Aromizing 工艺。某厂 800 kt/a 连续 重整装置采用了 Axens技术进行工程设计。1

反应部分工艺介绍

该装置以精制石脑油为原料，反应流程见 图1。

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第一反应器 第二反应器 第三反应器 第四反应器

图1重整装置反应流程

Fig. 1 Process flow of CCR

2反应部分平面布置

考虑4台反应器和四合一炉的相对顺序，借

备，布置在反应构架上。综合考虑管道压力降、合

收稿日期:2019 - 03 -12;修改稿收到日期:20丨9 - 06 - 09。 作者简介:王遂锋，高级工程师,1996年毕业于中国石油大学 (华东）化工设备与机械专业，主要从事石油化工装置管道设 计工作。联系电话:〇379 - 64887829,E-m

sinopec. com

ail: wangsuif. lpec@

鉴已有装置的平面布置，采用反应器和加热炉顺 序布置的方案。首先保证反应器与加热炉的间距

至少为4.5 m，其次将催化剂料斗、还原氢换热 器、提升氢换热器等与反应器紧密相关的附属设

〇

—49 —

炼油技术与工程2019年8月

金钢管道长度、投资等因素，反应部分的平面布置 见图2。

Fig. 2 Plot plan of reactor mm

3反应器的布置

为了尽量减小催化剂气体输送管道在水平方

和正常通行的空间，最大限度地缩短了设备之 间的间距，有效缩短了催化剂管道水平方向的 输送距离，防止催化剂在输送管道中堆积，形成 “噎塞”[1]。

向的距离，需要使反应器之间距离最小，以下两方 面限制了反应器之间距离：(1) 为 30°;

(2)

催化剂气体提升管道与竖直方向的夹角

4转油线管道设计特点

反应器之间裙座外沿的间距在600 ~4 .1最小管线长度布置

连续重整转油线是混合进料换热器、四合一

炉、反应器之间输送工艺物料的管道，共9根。在 实际布置中，宜遵循以下原则[2]:管道布置尽量 短且直;降低压力降，少用弯头;不宜设置膨胀节。

重整管线有最小应力和最小管线长度两种布 置方案[3]，该装置采用最小管线长度布置方案。 转油线的管道布置见图4。由图4可以看出，除 第四反应器出口至混合进料换热器的管道，其余 管道全部采用Z形布置，弯头数量最少，管系的

1 200 mm,保证拆卸螺栓和通行的空间。

图3为重整反应器构架平面布置图。

Fig. 3 Plot plan of CCR reactor structure mm

压力降最小，反应器制造厂通过设备管口补强，也 可以满足管口受力。

从图3可以看出，这种平面能满足拆卸螺栓

第49卷第8期王遂锋等.并列式连续重整装置转油线管道设计

1編嫩

Fig. 4 Piping of CCR oil transfer tubes

4.2反应转油线管材设计4.2.1管道材质

转油线的设计条件见表1。由表1可知，第 一反应器入口是整个转油线系统中设计条件最苛 刻的管道，应根据该管线的设计条件进行选材。

由Nelson曲线可知，当氢分压为0.689 MPa时，

1.25Ci€. 5M〇管材的表面脱碳温度为600 T， 2.25CHM〇管材的表面脱碳温度是650 T，两种

管材均能满足工艺要求，从经济角度考虑，优先选 用 1.25Ci0.5Mo 管材。

表1

转油线的设计条件

Table 1 Design conditions of CCR oil tranfer tubes

项目

操作温度/t: 操作压 设计温 设计压

初期 末期力/MPa度，V力/MPa第一反应器入口5405600.4955601.0第二反应器入口5405600.4505600.9第三反应器入口5405600.4055600.8第四反应器人口5405600.3605600.7第一反应器出口4304590.4755601.0第二反应器出口4584840.4305600.9第三反应器出口4825060.3855600.8第四反应器出口

503

525

0.340

560

0.7

4.2.2 管道壁厚

管道外径为813 mm,在560 H.O MPa的设 计条件下，分别对管材1. 25CiO. 5Mo,2. 25CrlMo 采用SH 3059—2001《石油化工管道设计器材选 用通则》和SH/T 3059—2012《石油化工管道设计 器材选用规范》推荐的公式计算壁厚，结果见

表20

表2

两种管材的公称壁厚

Table 2 Nominal wall thickness of two tubes mm

由表2可知，对于1.25Ci0.5M〇管材，根据

SH/T 3059—2012的计算结果，需要选用ASME B36. 10中公称壁厚为19.05 nun的管道。与同类

装置相比，管线厚度偏大，原因如下。

(1) 反应苛刻度提高。常规重整装置的设计 条件多为550 t ,0. 67 MPa[4]，而该装置的设计 条件是560丈，1.0 MPa,设计压力的提高是导致 壁厚增大的主要原因。

(2) 与 SH 3059—2001 相比，SH/T 3059—2012

中直管壁厚的计算方法加入了焊缝接头强度降低 系数疋的影响，这是管道壁厚增加的又一原因。

选用公称壁厚为19.05 mm的1.25Ci0.5Mo 转油线时，采用最小压力降管道布置方法，可能会 出现反应器设备管口补强、加热炉集合管受力朝 不利方向变化的情况。

在 560 t 下，2. 25CrlMo 比 1.25Ci€. 5Mo 的 许用应力大22% (ASME B31.3—2014)。由表2 可知，管材升为2. 25CrlM〇,管道公称壁厚降为 15.88 mm,与已运行装置接近，因此，管道材质最 终选用公称壁厚为15. 88 mm的2. 25Crl Mo。

4.3转油线和加热炉集合管弹簧的选用

加热炉集合管多选用恒力弹簧。为避免因转 油线、加热炉炉管及附件的理论质量与实际质量 误差太大，造成现场弹簧无法复位，使用管系的实 际质量选用弹簧。

4.4加热炉集合管弹簧的偏置安装

采用最小管线长度方案布置。管道轴向位移 体现在四合一炉集合管的位移上，见表3。

表

3

四合一炉集合管的位移

Table 3 Displacement of furnace header tube mm

集合管始端

集合管末端侧向竖向轴向侧向竖向轴向第一加热炉人口-48-1- 10718—8

-234第一加热炉出口239-139-33-2

-194第二加热炉入口1127-12723-7-224第二加热炉出口1817-1301925-221第三加热炉人口-2017-129-28-11-216第三加热炉出口-1816-122-24-5-224第四加热炉入口-1717-130-26-10-200第四加热炉出口

-17

20

-105

-11

-6

-224

—51

炼油技术与工程2019年8月

由表3可知，集合管始端位移达-100 mm (远离反应器方向）以上，末端位移达-200 mm 以上。

弹簧吊杆摆角限制在4°以内，弹簧偏置安装 可以满足最大±202 mm的热位移，加热炉集合管 的弹簧设置见图5。

13 900

和加热炉顺序布置，能有效减小转油线管道长 度，降低反应系统压力降。顺序布置时，可最大 限度缩短设备之间的间距，缩短催化剂管道水 平方向长度，能保证催化剂输送对竖直管道的 角度要求。

(2)

装置反应苛刻度的提高以及国家新标准

的实施，给装置的设计带来新的挑战。通过提高 管道材质等级，可达到与已安全运行装置的实际 情况基本相符的效果。

(3) 加热炉集合管弹簧偏置安装，可保证在 工作状态下弹簧吊杆与吊点的夹角，是转油线加

集合管接口

热炉集合管施工的重点。

参考文献

[1] 陈颖楠.催化重整装置催化剂管线的配管设计[J].化工设

计，2013,23(3) :6-9.

[2] 陈建发.连续催化重整装置转油线的设计要点[J].石油化工

设计,2017,34(0:4043.

[3] 侯韶剑.大型连续重整装置反应油气管线管道布置初探[J].

炼油技术与工程,2012,42(8) :3841.

图5加热炉集合管的弹簧设置

Fig. 5 Spring arrangment of furnace header tube mm

弹簧安装时，偏向位移的反方向，正常操作 时,可保证弹簧吊杆与吊点的夹角要求，防止管道 产生额外的附加应力,造成管系和支撑的不稳定。

结论

(1)对于并列式连续重整反应装置，反应器

[4] 曾艳，李明浩.连续重整装置反应管道的设计[J].炼油技术

与工程,2011,41(6) :4043.

(编辑王艳星)

Piping design of transfer line for the side-by-side CCR unit

Wang Suifeng, Si Guanfei

(SINOPEC Luoyang Engineering Co. , LTD. , Luoyang,Henan 411003)Abstract： Combined with 800 kt/a continuous catalytic reforming(CCR) unit, the piping design of the

transfer line is summarized. The main problems of equipment layout, pipeline layout and material selection, stress calculation and transfer line installation are discussed from four aspects of process flow, design specifica­tion, material selection and device operation. For the side-by-side CCR unit, the sequential arrangement of re­actor and quadruple furnace can reduce the length of transfer line pipeline and ensure that the pressure drop of transfer line system is as small as possible. By means of material upgrading, the problems of more strictly de­signing standard and reactive severity are solved, which can give out a reference for the same question of new unit design. The spring can be calculated according to the actual weight of transfer line, furnace tube and ac­cessories ,which can effectively prevent the failure of the spring under working conditions. The offset installa­tion of the collector tube spring of furnace is the key to the installation of transfer line tube. Under more rigor­ous design conditions, the temper embrittlement of 2.25CrlMo should be considered.

Key Words： CCR, transfer line, 2.25CrlMo, offset mounting

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