延迟焦化装置核心区域的管道特点和设计方案

朱孟光

天津石化炼油部联合四车间

延迟焦化装置核心区域的管道特点和设计方案

朱孟光

天津石化炼油部联合四车间

延迟焦化是采用分裂、缩合等反应将以各种工艺形成的重原油转化为轻质油品、中间馏分油以及焦炭的一种热加工方式。因为该加工方式在工作工程中其装置核心区域的管理温度高、容易结焦且操作也存在间歇性，因此迟焦化装置核心区域管道的设计是非常重要的。本文主要是针对延迟焦化装置中焦化炉、焦化塔的管道特点以及设计进行研究探讨。

延迟焦化；高温；管道设计；焦化炉；焦化塔

重原油原料通常为减压渣油、减粘渣油、催化油浆、溶剂抽提的半沥青等，而为了将这些重原油转换为可使用的轻质油品，延迟焦化是目前运用最为广泛的热加工工艺之一。其主要是采用分裂、缩合等技术降重原油转化为轻质油品、中间馏分油以及焦炭。加工过程中，延迟焦化装置的管道由于工艺的影响有着自身的特点，因此，在进行管道设计时应结合管道的特点进行相应设计，以确保设备的稳定运行，提高施工质量。

一、延迟焦化装置核心区域的管道特点

1.1管道高温且直径大

延迟焦化装置在工作的过程中，其管道的温度很高，而温度高会对塔顶开口的位移量造成影响，例如，将装置中塔体的直径设置为9m，塔体基础到塔顶开口之间的距离设置为34.5m，那么在管道造成塔体的温度上升达到最高温时开口处会向上移动，位移量为200mm，因此与塔顶开口处相连接的管线主要是为了补偿位移量设置的。另外，由于温度高，在高温作用下会出现热胀冷缩现象，因此管道还有管径大的特点。需要注意的是高温管线自身也有热胀量，延迟焦化装置中需要考虑这一因素，还需要对高温管线、大口径管线以及所有重要的管线进行应力分析。

1.2工况复杂

在延迟焦化装置中，一炉加上两塔为一个组合，该组合中每个单独的塔的操作是一个循环的过程，两个塔之间是进行交替操作的，单个塔的操作过程主要是预热、甩油、进料生焦、给汽、给水冷焦和切焦。因此，一个塔在操作过程中的温度变化时非常大的，进料生焦的时候塔的温度可高达500℃，而给水冷焦的过程中塔的温度会降低至90℃以下。又因为两个塔是交替工作的，那么一个塔在进料生焦时，另一个塔却处于给水冷焦的状态，造成两个塔之间的温差很大，而这时两个塔之间连接的管线就会受到牵制。正是由于这种复杂的工况对管线的牵制，所以在对管线进行应力分析时一定要把每一种可能的情况都考虑到。

1.3管道内原料流速快

在进料生焦时，进料过程一定要注意不能让原料在炉管中出现结焦的情况，同时还必须保证原材料在进入焦炭塔后的温度保持在较高的一个状态。为了确保进如焦炭塔的原材料的温度，那么就必须确保原材料在经过管线进入时的流速一定要快。但是，原材料在管线内流速过快则会使管线出现振动的情况，凭操作经验来看，连接炉出口和塔底之间的进料管线(即转油线)可能会出现振动，所以在管道设计过程中不仅要对其进行应力分析，同时还要采取相应的措施预防管线振动。

二、延迟焦化装置核心区域的管道设计

现在，延迟焦化装置也在不断的改进，逐渐向大型化、冷焦水密闭处理、切焦水的环保化以及顶盖机和底盖机的自动化方向发展，而装置的不断改进也使管道设计的要求不断提高。

2.1油气线管道设计

连接焦炭塔顶的油气出口和分馏塔之间的管线即为油气线，该管线具有温度高、管径较大、距离长等特点，塔顶位移对它的影响也较大。因此，在油气线的管道设计时需要根据工程的实际情况，分析两个塔之间的油气线互相牵制的位置，然后可以在该处的平台生设置水平“П”型补偿，而且设计后需要进行应力分析，确认设置后的管系应力和管嘴受力是否能满足要求。

2.2安全阀线管道设计

在延迟焦化装置中，安全阀处于装置的较高位置，而且重量较大，这使得塔体的轻微振动在安全阀处会得到放大的效果，从而造成较为强烈的振动，不利于进行安全生产。因此，在进行安全阀线管道设计时不仅要在塔顶设置弹簧用于补偿向上位移，还需要在塔顶安装防振、减振支架，确保生产安全。

2.3开工线管道设计

从焦炭塔的顶部开口连接到四通阀的管线称为开工线，该管线通常情况下保持常温状态。但是，该管线的有一端是与焦炭塔相连的，而焦炭塔是交替工作，总有一台塔体处于工作的状态，而塔体工作中会出现向上热位移，从而对开工线造成影响。因此，该管道设计过程中一定要注意管道的补偿和支撑问题，对装置操作中的各种工况进行注意分析，确保塔顶部开口和管系应力值在安全的范围内。

2.4法兰气密线和蒸气吹扫线管道设计

法兰气密线和蒸气吹扫线均为管径较小的管线，而在这类管线的设计过程中，需重点关注的问题是塔顶在出现向上热位移时管线的支撑问题。这类小管径管线的支撑不能采用钢结构，因此我们可以选用管线附近设备的管嘴作为管线的支撑点。

2.5转油线管道设计

延迟焦化装置中，连接焦化炉出口和焦炭塔抵扣进料口之间的管线被称为转油线，该管线具有温度高、容易结焦、流速快、容易振动等特点。该管线的质量对产品出量以及生产效益有着直接的影响，因此在整套装置中具有重要作用。由于该管道是原料进去焦炭塔的必经之路，为了避免原料在管道内出现结焦以及原料高速流动使管线出现振动的情况，在管线的设计过程中需要降低管道压降、缩短管道长度，转油线管道设计因此应该遵循设计原则，即管线短而直，尽可能的减少弯道的数量以及缩短管道的长度。

三、管线水力清焦处理

延迟焦化装置进行热加工所采用的原料一般为重质原油，因为操作过程中温度高等情况使炉管内部出现结焦的情况，久而久之装置内的管道阻力会增加，出现这种情况的主要管线是连接焦化炉入口和四通阀之间的管线，这种状况不仅会对产品的参数造成影响，还会影响炉管的寿命。因此，在管道阻力增加到一定程度的时候，就需要进行除焦处理。它能够对管线中的结焦情况进行有效地处理，而且不需要使用任何化学物品，环保、无污染而且对人体无害，也不会对管道造成腐蚀，还因设备简单具有造价低但工效高等特点。

四、结语

延迟焦化装置的核心区域管道因为具有温度高、容易结焦以及塔体交替操作等特点及工况，在管道设计中应该尽力将各种情况都考虑在内，以确保操作的安全稳定以及产品质量和生产效益。

[1]刘亚丽，牛国光，单纪军. 延迟焦化装置焦炭塔一层、二层平台标高的确定[J]. 中国石油和化工标准与质量，2014，02：129+146.