烃化反应工段的设备及管道布置

张金玲(东华工程科技股份有限公司，安徽 合肥 230024)

张冰战(合肥工业大学汽车与交通工程学院，安徽 合肥 230009)

烃化反应工段的设备及管道布置

张金玲(东华工程科技股份有限公司，安徽 合肥 230024)

张冰战(合肥工业大学汽车与交通工程学院，安徽 合肥 230009)

本文以甲醇与苯反应为例来说明烃化反应装置的设备及管道布置的基本原则及注意事项。

苯与甲醇气相烷基化反应是强放热反应，为了维持反应在催化剂需要的温范围内，并回收放出的热量，在烃化反应器的适当位置将反应物和产物通过侧线采出来移走热量，并利用移走的热量产生蒸汽。

烃化反应涉及到的设备主要有烃化反应器、烃化加热炉、蒸汽采出器、原料预热器、原料过热器、进出料换热器等。

1 主要设备的布置

设备布置是否合理，不仅决定化工装置能否顺利运行，而且对操作人员的人生安全以及财产安全也有极大的影响，下面就烃化反应几台主要设备的布置做简要说明。

1.1 烃化加热炉布置

烃化加热炉属于明火设备，根据《石油化工企业设计防火规范》（GB50160-2008）规定，明火设备与甲类可燃气体的防火间距为15米。因此在烃化加热炉半径为15米范围内禁止布置其他与之无关的工艺设备。

1.2 烃化反应器与蒸汽采出器布置

烃化反应的温度为395～426℃，反应压力1.3～1.6MPaG，导致侧线采出物料到蒸汽采出器之间的管径较大，管道壁厚厚，管道柔性比较差，因此每段蒸汽采出器与烃化反应器的间距要适当放大，不仅要考虑水平方向间距，还要考虑垂直方向间距。越是上层的蒸汽采出器，与烃化反应器侧线采出口的垂直间距越大，主要是由于烃化反应器侧线采出口越高，管口的垂直向上的附加位移值越大。

1.3 原料预热器与原料过热器布置

烃化反应的原料主要有甲醇和苯，由于烃化反应催化剂要求原料在气相条件下反应，不允许存在液相，为了防止在原料进入到烃化反应器时存在液相，需要对原料进行过热。原料从界区外进入时为液相，经过预热，过热后再进入到烃化反应器，为了防止管道中原料积液，预热器出口、过热器出口、烃化反应器进口应“步步高”，特别是过热器出口到反应器进口之前，禁止积液。因此在布置上要求过热器位于预热器上方，烃化反应器原料进口位于过热器上方。

卧式换热器在布置时还要考虑到换热器的固定端和滑动端。为了降低换热器设备管道的附加位移，一般将与换热器相连的管道柔性较差的一段作为固定端，如补偿量大，管径大的管道。

在仿真验证的基础上,将该方法应用于感应式磁力仪DPU的信号处理中,本实验中标准磁场信号由多层磁屏蔽腔体内产生的微弱精密电流通过螺线管产生,感应式磁力仪传感器的实验数据产生过程如图6所示。

2 管道布置

管道设计工作是煤化工装置设计的重要部分，在煤化工装置中，管道是将设备，系统和设施连接起来，并保证设备之间各种物料的安全运输。管道布置合理，不仅对节约投资有利，而且对后期整个装置的安全运行也起到重要作用。下面简要叙述下烃化反应工段中一些重要管道的管道布置。

2.1 烃化加热炉管道布置

烃化加热炉主要管道有两根，一根是进烃化加热炉的气相苯管道，温度为380℃，第二根是加热后进入到烃化反应器的气相苯管道，温度为400℃。两根管道管径均为DN300。由于温度高，壁厚厚，管道的应力比较大，因此在布置烃化加热炉管道时，首先要考虑这两根管道的布置方案，在管道满工艺要求、管道力学要求后，再考虑其他管道、仪表、操作空间的布置。

2.2 烃化反应器管道布置

由于反应器上管口较多，管口方位的布置对管道布置有直接的影响，因此，反应器管道的布置包括反应器管口方位的布置和管道的布置。

2.2.1 管口方位布置

烃化反应器高度约40米，涉及到管口约62个，管口方位布置若不合理，对后期管道布置就会带来诸多负面影响。

一般情况下，为了确定反应器的管口方位，可以将反应器分为操作区和配管区两个区域。操作区域一般是为了人员操作、检修设备、装卸催化剂、填料等而设置的通道。配管区域主要是工艺管道和公用工程管道沿反应器的布置。

（1）催化剂装料口和人孔布置在同一个方位，并朝向马路侧，催化剂卸料口布置在对称的方位。

（2）温度计和仪表口布置在同一个方位。与人孔，催化剂卸料口位于同一操作区域。

（3）与蒸汽采出器相连的管道布置在同一个方位。（4）进反应器的物料料管道管口布置在同一方位。（5）出反应器的气相管道从反应器顶沿反应器下并朝向管廊方向。

2.2.2 管道布置

与烃化反应器相关的管道主要是蒸汽采出器管道和进出反应器工艺物料管道，在管口方位确定后，首先布置温度高，管径大的管道，其次布置温度低，管径大的管道，再布置温度高，管径小的管道，最后布置温度低，管径小的管道。

管道布置除了要满足工艺要求外，还要满足力学要求，以及考虑管道的支撑，阀组的操作检修等。

2.3 换热器管道布置

烃化反应工段涉及到的换热器主要有原料预热器、过热器、蒸汽采出器以及烃化反应器进出物料换热器。

卧式换热器管道布置时要考虑换热器管壳抽出、管箱端或风头拆卸等，并留出相应的操作空间，便与检修。

立式换热器管道布置与卧式换热器管道布置相比，多一项管口方位的布置。在布置立式换热器管口方位时，要根据换热器内部结构布置管口，有折流挡板时，折流挡板进出口需对称布置，且进口要远离最近的折流挡板缺口位置。

3 结语

化工生产过程是易燃易爆，有毒的生产过程，生产装置的设备及管道布置除了要满足规范外，还要考虑装置本身的特殊性，如当地气候条件，占地面积等。在有限的空间内合理布置设备及管道，不仅是生产顺利进行的保障，也是人身和财产的安全保障。所以，煤化工工程中设备布置及管道布置要引起一定的重视。

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Equipment Layout and Piping Design of AlkylationReaction

煤化工项目涉及的原料大多属于易燃易爆、有毒，因此煤化工装置存在潜在的火灾爆炸以及人员中毒的风险。设备及管道布置是煤化工项目设计中的重要组成部分，设备及管道布置不仅对投资大小有影响，更直接关系整个装置生产过程的安全性。

烃化反应；设备布置；管道布置；

The material of coal chemical industry are flamma⁃bility,volatile and poisonous.So,The device of coal chemical in⁃dustry existed potential fier,exploder and the hazard of personnel toxicosis.Equipment layout and piping design are important con⁃stituent in coal chemical industry.Equipment layout and piping de⁃sign affected not only investment,but also had direct relation with the safety of the total device when running.

alkylation reaction;equipment layout;piping de⁃sign

张金玲（1981-），女，工程师，主要从事化工设计。