柴油加氢反应系统安全阀的选择

王 煜，孟令玲，王铁刚

（中国寰球工程公司 辽宁分公司，辽宁 沈阳 111000）

柴油加氢反应系统安全阀的选择

王 煜，孟令玲，王铁刚

（中国寰球工程公司 辽宁分公司，辽宁 沈阳 111000）

柴油加氢反应是工业中改善油品性质的重要途径，具有高温高压的特点，装置不可缺少安全泄压的安全阀，其种类较多，在加氢反应系统中起到重要的保护作用。柴油加氢反应分为传统加氢反应和液相加氢反应，通过对传统加氢反应和液相加氢反应的对比，论述了这两种加氢反应部分安全阀的设置特点。

传统加氢反应；液相加氢反应；弹簧式安全阀；先导式安全阀

柴油加氢精制是炼厂提高油品质量的重要手段，主要用于生产满足标准的最终产品或满足下游装置对原料的需求。柴油加氢反应是指在给定空速的催化剂存在的条件下，在特定温度、压力操作条件下，原料油、混合氢通过反应器内催化剂床层，在催化剂的作用下，把所需加工的原料油中的氮、硫、氧等非烃化合物转化为相应的烃类的过程[1]。具有处理原料范围广、液体收率高、产品质量好等优点[2]。

1 加氢反应系统设置安全阀的必要性

加氢精制的特点是高温高压的操作系统，而安全阀就是对超压设备的一种保护措施，所以对于加氢反应体系，易超压设备的压力保护措施的计算与选择就显得尤为重要。常用的泄压装置有安全阀和爆破片。爆破片适用于造价较高、内部介质为粘度高或浆状介质、或粉末状、毒性较强、具有高腐蚀性或是化学反应将使压力急剧升高的设备、爆破片在使用一次后将不可重复利用，并且当爆破片（爆破后）必须将其所保护设备停止运行，因而，爆破片一般只应应用在非连续生产的间断生产过程。[3]加氢反应装置中多选用安全阀对装置进行超压保护。安全阀为非人工操作阀门，其可实现自开自启，无需人工操作，在压力容器超过设定压力时自动开启，对被保护设备起到保护作用，防止其压力超过设定的安全值，发生设备损坏和安全事故，当泄放到一定压力时，安全阀恢复密封并自动关闭，阻止外部介质倒流或内部介质的不必要的流失。安全阀为压力容器和炼油化工工艺系统上的重要安全保护设施，在石化、能源、冶金、航天等行业的生产装置及其设备上有大量采用[3]。由于安全阀的性能和可靠性决定着生产装置的安全，因而对安全阀的设计、选材、制造等方面应严格按照相应的标准规范进行，以免带来安全生产的隐患。

2 安全阀的分类

按现行的国家标准，安全阀分为：直接载荷式，带动力辅助装置式，带补充载荷式，先导式;按结构不同还可以分为带波纹管和没有波纹管的安全阀[4]，设计中常用的安全阀有通用式安全阀（全启式和微启式）、带波纹管的安全阀，先导式安全阀，图1-图 4 即是常用安全阀的形式[4]。

图1 弹簧封闭全启式安全阀Fig.1Spring entirely closed safety valve1- 保护罩；2-调整螺杆；3-阀杆；4-弹簧；5 阀盖；6-导向套；7-阀瓣；8-反冲盘；9-调节圈；10-阀体；11-阀座

图2 弹簧封闭微启式安全阀Fig.2 Spring entirely closed safety valve1- 保护罩；2-调整螺杆；3-阀杆；4-弹簧；5 阀盖；6-导向套；7-阀瓣；8-衬套；9-调节圈；10-阀体

图3 波纹管安全阀Fig.3 Bellow safety valve

图4 先导式安全阀Fig.4pilot-operated safety valve

3 柴油加氢工艺流程简介

柴油加氢按照反应的形式，可分为传统加氢和液相加氢，在传统加氢处理技术中，大量的循环氢气体与进料混合进入反应器，以确保反应所要的氢气被转换成液相；而液相加氢处理技术的核心是能够通过饱和液态循环物料提供反应所需的氢气，液相加氢反应的优势在于省去了循环氢压缩机和高压分离器的设置，减少一次投资、降低了装置能耗。柴油加氢流程主要由反应及分馏两大部分组成，传统加氢与液相加氢的流程设置的区别主要体现在反应部分[5]。

传统加氢反应部分流程的主要设备有：加氢反应进料泵、反应进料加热炉、加氢反应器、热高压分离器、冷高压分离器、热低压分离器、冷低压分离器等。图5所示即为柴油加氢反应的部分示意流程[6]。

图5 柴油加氢反应流程图[4]Fig.5process flow diagram of diesel hydrotreatingprocess

液相加氢反应部分流程的主要设备有：加氢反应进料泵、反应进料加热炉、加氢反应器、热低压分离器、冷低压分离器等。图6所示即为液相加氢反应的部分示意流程。

图6 液相加氢反应流程图Fig.6process flow diagram of liquid-phase hydrotreatingprocess

4 加氢反应系统安全阀的选择

传统加氢反应在反应系统中，原料油进料经反应器至冷高压分离器之间没有阀门，因此可以将反应部分看做一个系统，将安全阀设置在冷高压分离器上，一旦出现超压的情况，安全阀起跳，就可以达到保护设备的效果，安全阀设置在冷高压分离器上方的而不是在反应器上的好处是，在冷高压分离器上介质温度较低，此时选择的安全阀形式为带波纹管弹簧式安全阀；然而液相加氢反应为控制反应压力而在图6中的换热器之后设置压控阀，控制阀将加氢反应部分的分隔开来，因此反应器作为压力容器必须设置安全阀以保证设备的安全运行[7]。

反应器上方的介质的操作温度是 370～400 ℃，操作压力为 7.0 MPa 以上，而在这种高温高压的条件下常规安全阀的O型密封圈是受应用条件的限制的，且在高温条件下，安全阀的材质选择也受限制，进而投资费用也会随之增加，而先导式安全阀就适用于高压、大口径、位置紧凑的场合，它由主阀和导阀两个部分构成，主阀的开关动作由导阀响应系统介质压力决定。具有良好的密封性能，选择先导式安全阀的好处就在于引压点和泄放点可以位于不同地方，同时，它的动作很少受背压的影响。

将先导式安全阀（导阀）设置在液相加氢反应器上方，引压点在加氢反应器上，装置一旦达到定压，安全阀起跳，泄放点（主阀）在加氢反应进料泵出口处，反应进料泵出口的操作温度为 150 ℃,操作压力为 7.53 MPa,在进料泵出口处操作温度大大的降低，有利于安全阀的选材。同时，在传统的加氢反应中冷高压分离器上泄放的是循环氢气体，在液相加氢反应器上卸放的主要是液体，在相同条件下泄放气体比泄放液体选择的口径要大，因泄放液体的安全阀成本也相对较低。

先导式安全阀虽然具有重复性好、开启关闭动作精度高、阀门回座快、不易泄漏介质、能带高背压排放、使用寿命长、运行稳定可靠，可在线调校，关闭严密，维护操作方便等优点，但也存在缺点，其的可靠性由主阀和导阀共同决定，反应不如直接接触式安全阀迅速、可靠，并且结构较为复杂，投资较常规直接作用式安全阀高[5]。因此要针对不同工艺不同工况合理的选择安全阀。

5 结束语

随着现代对环保要求的日益提高，柴油作为车用燃料油的重要组成部分，对于柴油加氢反应在工业中的应用非常广泛，对于其操作条件为高温高压环境，因此对设备和整个装置的保护措施的设置就显得尤为重要，针对传统加氢和液相加氢两种技术的流程特点分别对反应系统的安全阀进行合理设计，可以起到既保护了设备，又节省了投资的最大效益作用，给安全生产带来巨大效益。

［1］祝成耀,薛树琦,刘静. 余压能量回收技术在柴油加氢精制工艺中的应用研究[C].现代化工,2015-07-20.

［2］李大东．加氢处理工艺与工程[M]．北京：中国石化出版社，2004:954-962.

［3］张宁夏. 爆破片的安装设计[M]. 北京：中国石化出版社,2004：3-4

［4］张德姜，王怀义，刘绍叶. 石油化工装置工艺管道安装设计手册[M]. 中国石化出版社，2003,09（4）.

［5］ 徐春明，杨朝合．石油炼制工程[M].北京：石油工业出版社，2009：372-375．

［6］史开洪，艾中秋.加氢精制装置技术问答[M]. 北京：中国石化出版社,2007：111-113．

［7］章日让．石化工艺及系统设计实用技术问答[M]．北京：中国石化出版社，2000：192-193．

Choice of Safety Valves Installed in Reaction Section of Diesel Hydrotreatingprocess

WANG Yu, MENG Ling-ling, WANG Tie-gang
（HQCEC Liaoning Branch，Liaoning shenyang 111000, China）

Diesel hydrotreatingprocess is an important approach to improve dieselproperties inpetrochemical industry, which is characterized by high temperature and highpressure, and the safety valves must be used in theprocess, they are indespensable for hydrotreating units andplay an importantprotective role in the hydrogenation reaction system. Diesel hydrotreatingprocess consists of the traditional hydrotreatingprocess and the liquid-phase hydrotreatingprocess. Through the comparison of the above twoprocesses, installing charateristics of safety valves located in reaction section of both hydrotreatingprocesses were discussed.

Traditional hydrotreatingprocess; Liquid-phase hydrotreatingprocess; Spring-loaded safety valve;pilot-operated safety valve

TQ052

： A

： 1671-0460（2017）02-0362-03

2017-01-05

王煜（1984-），男，辽宁省沈阳市人，工程师，2007 年毕业于辽宁石油化工大学化学工程与工艺专业，研究方向：石油炼制：从事石油化工设计工作。E-mail：wangyu5057@hqcec.com，电话：024-31957502。