加氢裂化装置工艺管线的施工技术.pdf

《加氢裂化装置工艺管线的施工技术.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《加氢裂化装置工艺管线的施工技术.pdf（4页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、一 3 0 一 金陵科技第 1 0卷2 0 0 3年第 5期 加氢裂化装置工艺管线的施工技术 金 陵石 化 建安 公 司管 焊 二 队张跃 摘要 ：介 绍 了加氢 裂化 装置 工艺 管线 的施工 技术 ， 对 今后 加氢裂 化装 置及 其它 炼油 化工 装 置 的检 修 及 改造具有一定的借鉴作用。 主题词 ：管线材料标识焊接热处理加氢裂化装置 1 前 言 金 陵分公 司加氢裂化装置是 引进美 国专利技 术， 采 用 日本设 备建造 而成 的。该装置 主 要生产 航煤 、 柴 油等 一 系 列产 品， 它 具有 易燃 、 易爆 、 高 温、 高压 等特 点， 自 1 9 8 6年 9月投产 至

2、今 的历次 检 修或改造 中， 所涉及 的工 艺管线 项 目很 少。近 年来 ， 随着炼油 厂加工进 口高含硫原油 量的增 加 管线 腐蚀 口益 加剧 ， 抢修 、 检修 的次数大大 增加 。 2 0 0 1年， 为满 足 日益 增 长 的能 源需 求， 在检 修 的 同 时 又 在 原 有 的 8 5 0 k t a加 工 量 的基 础 上 扩 容 改 造为 1 0 Mt a ， 在检修和改造 中铺 设了许 多高压 、 临氢管道， 对 工艺管 线 的施工 与管理 提 出了新 的 要求和课题。 2管道材料 加氢 裂 化工 艺 具 有 操 作 压 力 高 ( 最 高 可 达 1 9 8 MP a

3、 ) 、 临氢 、 富含硫化 氢等特 点， 决 定 了它 所 采用 的管道标准多 、 材料 杂， 它基本上涵盖 了炼油 工业工艺管道所通用的材料。 因此在施工过程 中 如何 控制 好材 料 的使 用 ， 对 工 程质 量 至关 重 要。 要把握好材料 的应 用， 首 先就 要对 加氢 材料 的选 用原则有一个基本 的了解 。下 面就结 合中国洛阳 石油化工工程公 司有关 设计 施工 说 明、 部 分加 氢 的原 始资料 以及 2 0 0 1年 加氢检修 改造 等对易 混 用 的材料略加总结 ， 见表 1 。 表 1 部分 加氢工 艺 管线材 料说 明 等级 压 力等 级 压 力 MP a 介

4、质 管 材 管 配 件 法 兰 螺栓 螺母 Cl 1 5 O 1 2 O 水 、 风 、 燃气等 2 0 ( G B 8 1 6 3 ) 2 0 ( GB 8 1 6 3 ) 2 0 ( GB 8 1 6 3 ) 3 5 2 5 C I 3 0 0 3 5 O 油 品 2 0 ( G B 8 1 6 3 ) 2 0 ( GB 8 1 6 3 ) 2 0 ( GB 8 1 6 3 ) 3 5 2 5 C 1 3 0 0 3 5 O 氢 、 油 气( 含 ) 2 0 ( GB 9 9 4 8 ) 2 0 ( GB 9 9 4 8 ) 1 6 Mn 3 5 C r Mo A 3 5 C 1 6 0

5、0 5 1 0 O 油品 ( 含 ) 2 0 ( G B 8 1 6 3 ) 2 0 ( G B 8 1 6 3 ) 2 0 ( GB 8 1 6 3 ) 3 5 Cr Mo A 3 5 C l 6 O O 5 1 0 O 氢气 、 氢气 +油气 2 0 ( G B 9 9 4 8 ) 2 0 ( GB 9 9 4 8 ) 1 6 Mn 3 5 Cr Mo A 3 5 C1 9 0 0 7 1 5 O 氢气 、 氢气 +油气 A1 0 6 Gr B A 2 3 4 WP B A1 0 5 A1 9 3 Gr B 7 A1 9 4 Gr 2 H C I 1 5 0 0 8 2 5 O 氢气 、

6、氢气 +油气 A1 0 6 Gr B A 2 3 4 WP B A1 0 5 A1 9 3 Gr B 7 A1 9 4 Gr 2 H C l 2 5 0 0 9 4 2 O 油 品 A1 0 6 Gr B A 2 3 4 WP B A1 0 5 A1 9 3 Gr B 7 A1 9 4 Gr 2 H 导淋所 采用 的 C 1 8 0 0级 的等级 代号为 6 。 对 材料的选用， 施工 时还需 注意以下几 点 ： ( 1 ) 进 口高 压材料 所给 的技术 说 明中 的前一 个标准是材料 的材 质 的标准， 后一 个标 准是规 格 的要求， 管道配件 的规格 主要采用美 国国家标准， 对于材料

7、的规格可以查 阅相对应 的 ANS I 的管材 或管件标准 。例 如 ： PI P I NG一管子DN2 5 0S C H1 6 0一公 称直 径 和管标 号 AS TM A1 0 6 G r B S MI S一材 质 标 维普资讯 http:/ 加氢 裂化 装置 工艺 管 线的施 工技 术 张跃 一3 1 一 准与级 别ANS I B 3 6 1 0 一管 子规格 ( 2 ) 对 同一种材 质， 标 准不 同， 应用 的场合也 不 同。施工 时， 标识应连 同标准一同移置 严 防混 淆 、 代用， 例 如 ： 异 径 三 通 DN2 5 02 0 0 2 0 # G B 9 9 4 8 B

8、W S H 3 4 0 8 S C H 4 0( I ) S C H4 0 ( R) 和 异 径 三 通 D N2 5 02 0 0 2 0 # GB 8 1 6 3 B W S H3 4 0 8 S C H4 0 ( I )S C H4 0 ( R) 虽 然 同是 2 0 # 钢， 但材 料 的标 准不 同。 G B 9 9 4 8较 GB 8 1 6 3标 准 材料 的机 械性 能 检 测要 求 高 。 G B 9 9 4 8对 材 料 的 冲击韧性值 Ak和硬度 值 HB提 出 了较为 严格 的 要求和 限制 ， 这主要是为 了防冲击和氢应力腐蚀。 这 一 区 别 还 体 现 在 管 子

9、 ( P I P I NG) 、 弯 头 ( EI 一 结 构形 B O W) 、 大 小头 ( R E DUC E R) 、 法兰 ( F I ANG E) 等 管件上 。 ( 3 ) 对于 法兰 ， 例如 ： F I ANG E DN5 0 C 1 2 5 0 0 A S TM A1 0 5 ANS I B 1 6 5 R J WN XX S 和 FI ANGE DN5 0 C1 25 00 ASTM A 1 05 ANSI B1 6 5 R J WN S C H4 0 。这 两 片法 兰尽 管 公称 直径 、 压 力等级、 材质 、 密封面型式 、 连接型式均相 同， 但 由 于接管 的

10、管标号不 同。 适用的压力级别也不同 。 ( 4 ) 阀 门的选 用 ： 高压管线 上 的阀 门， 一般 采 用 AP I 标 准的进 口焊接 阀门。下 面结 合 洛 阳院 的有关资料加 以简 明扼要的说 明， 以资施工参考 。 阀门的标记一般如 图 1所示。 式 传 动机构 接管壁 厚 厂 L 1 J 连接型式 图 1 阀门结 构代 号示意 图 其 中主要的标志分别表示 ： ( 1 ) 阀门类别主要有 ： 闸阀 GAT E VAI vE代号“ Z ” ； 截 止阀 G I OB E VAI VE代号“ J ” ； 止 回阀 C HEC K VAI VE代号 “ H” ； 针 形阀 NEE D

11、I E GI OB E VAL VE代号 “ N” 等 。 ( 2 ) 压力等级见表 1 。对于各 种等级 的阀 门， 试压时可按表 1中的对应等级 的相 当压力 的 1 5 倍进行压力及严 密性 试验 。 ( 3)连 接 型 式 主 要 有 ：承 插 焊 S OC K ET WEI DE D略 写 S W， 代 号 “ S ” ； 锥 管 螺 纹 NA TI ONAI TAP E R P I P E T HRE A D 略 写 NP T， 代 号“ T” ； 凸 台 面 法 兰 连 接 RAI S E D F AC E 略 写 RF 。 代 号 “ R” ； 环 槽 面法 兰连 接 RI N

12、G J OI NT略 写 ， 代号“ J ， ， ； 对 焊 连接 B U1 v r WEI D E D 略写 B W。 代号 “ w” 等 。 例 如 ： Z 9 8 AX XW J 1 0 2代 表 压力 等级 代 号 为“ 9 ” 。 磅级为 C 1 2 5 0 0级 的压力密封 阀盖。 螺栓连 接 压盖， 明杆支架 ， 电动 、 接管管 标号为 X XS焊接 式铸造碳 钢类 闸阀， 其升箱试验压力为6 3 0 MP a 。 3管线的预制和安装 = 口 口口 阀体材质 阀蕊材质 加氢裂化工 艺管线 的施工关键过程 主要是临 氢振 动类管 线 、 湿 H2 S管 线 、 循 环 氢类 管

13、线 以及 氢压机、 原料油泵等 动设备管 线的施工和安装 ， 这 类管 线多属 S HA类 管线 。管 线安 装 时除严 格执 行设计所给的施工 规 范和要 求外 ， 还 需注 意 以下 一 些 问题 ： ( 1 ) 管 线预制和 安 装时 ， 应注 意管线 的等 级 ， 特别要注意经过孔板、 调 节阀等后 ， 管线压力等级 的变化而导致的材料的变化。 ( 2 ) 对 于 DN不大 于 4 0的管 线， 一般 采用 承 插焊连接， 组对焊 接 时要 严 格按照焊 接工 艺 留 出 间隙。 以防由于承插 弯头 、 管箍 、 管子等 热胀 系数 不 同而导致胀裂。 ( 3 ) 安装 D N 不 大

14、于 2 5的高 压管 线 ( 例 如冲 洗油线 ) 时， 由于管子或管件壁较厚， 施焊 时( 特别 是对接焊 缝) 稍不注意便会造成阻塞 ， 建议 采用 比 管内径略小的钢球做类似通球试验进行 检查， 以 防管道 阻塞 而影 响工 艺要 求。 ( 4 ) 热处理方 面 ： 根据 加氢裂 化 的工艺 特点 ， 一 般 要 求 热 处 理 的 管 线 有 ： 管 线 壁 厚 不 小 于 1 9 mm 的管线 ； 临氢类振动管 ； 湿 H2 S类管 线。对 于湿 H S类管线 ， 是指 除了碳氢化合物 等主要 介 质外 ， 还富含 H S和水 等。我们知道 H2 S遇水后 级 鹕 一 维普资讯 ht

15、tp:/ 金陵科 技第 1 0卷2 0 0 3年第 5期 会发生二级 电离 ， 由于 HS 一电离 度较 小， 主要 表 现为 H2 S遇 水后的级 电离， 其 电离方程式 为： H 2 S H + HS一 电离产生 的 H 部分 与 F e发生 反应 ， 反应方 程式 为 ： +2 H +H2十 未经 热处理的焊 缝 由于存在残余 应力和高硬 度 的激冷组织 ， 对氢蚀的敏感性远 比母材高， 易在 焊缝处发 生氢 腐 蚀现 象。加 氢 裂化 装置 在 2 0 0 1 年检修改造开工 后仅 5天就 曾发生焊缝 开裂并造 成装置停工 的事故 。因此 ， 无论是新建装置， 还是 改造或检修 ， 对

16、 用在 重要 部 位 的湿 H， S类 管 线， 建议对要特别重 视焊缝质量 的部位对焊缝进行必 要的焊前 预热 、 焊后 热 处理和 硬度检 查 以最大限 度减少微 裂纹 。对于 A1 0 6 、 A1 0 5 、 A 2 3 4等 材 抖 热处理 温度一 一般需加热到 6 5 0 左右 并保温 6 0 90mi n 4 动设备工艺管线 的安装 加氢裂 化装置 的动设 备 比较多， 为确 保动设 备平稳运 转， 就 耍确 与动 没备联 接 的法兰 密封 面 的平 行 偏 差 f 径 向 偏 差 必 须 控 制 在 机 器 转速 所 允 许 的 范 围 冈 ， 不 得 承 受 额 夕 、 力

17、。 然 而 在 以往 给 动 没备( 特别是转 速较 I岛的动 设备 ) 配管 过挥 巾， 常 常述 不到要 求而造成大量的返工。 如 何才能 确保 动设备不受或 少受外力呢?我 们知道 ： 在没有强力组对的情况下 ， 管 线所造成 的 外力往往是 由于焊缝 的热 应力 所 引起 的， 它 主要 是焊缝 附近母 材的微 观组织结构变 化和管 线的热 胀冷缩所 引起 的 者应力 矢量 和， 前者 由于焊缝 母材 的热 影响区小， 并且可通过热处理加 以消除。 因此在这 里我们主要 讨论焊 接过 程中管线的热张 冷缩引起 的应力对设备 的影 响， 以及如何避免它。 现假设有 一管线 ， 如图 2所

18、示 ： 已知管 线的外 径为 R， 内径为 r ， 焊缝熔合 区的温度为 T， 在距焊 缝 I 处温 度降为常温 2 0 “ ( 2， 假 设沿该管 线温度下 降戚- 一 次线性关 系， 则距焊 缝 x处管线的温度 为： 丁 一 ( 丁 一2 0 ) Z 段设该 管线 线膨胀 系数 为 a ， 管 线材 质 为碳 钢 时， d=【 l ， f l 0 0 0 1 2 m m t ； 为 不锈 钢 时， a： 0 0 0 0 0 1 f ； m m 长窿 为 d x的管 线冷 却至 常温 时 ， 其 收 缩 量 为 ： d l= a ( 丁 一2 0 ) ( 1一 x Z ) d a - I 一

19、 I _ l d 一 l 】 l - -一 图 2管线热 应 力计算 简 图 两边同时积分 ： I OL d Z= a ( 丁 一2 0 ) ( 1一x z ) 出 得该管线的收缩量 为 ： = 1 2 口 ( 丁 一2 0 ) ( 1 ) 其 中 ： 焊缝熔 合 区的温度 一般约 为 1 5 0 0 1 2， l 般通过 实测可得 ， 这样 根据 上式就 可算 出管 线 的 收缩 蹙 ， 并 根 据 ： 口 = E A l l ( 2 ) 可算 出由于焊接给 没备所 附加 的应力及力矩 。例 如 ： 现给 一台泵 配管， 已知管 线的材 质 为碳 钢、 规 格为 O2 7 3 1 0 ， 测

20、得 l 约 为 1 m， 其 中 E：1 9 6 1 0 “Pa ，根据( 1 ) 、 ( 2 ) 式可得给设备所附 句 【 i 应 力 ： F = E A l Z 丌( R 一 r ) = 1 43 8 052 2N 当管材为不 锈钢 材料 时， 管 线的 附加 J 立力 F 约为 1 51 4 3 8 0 5 2 ! N， 设备所受 的附加应力就 更 大 。 从这个简单的 例子 中， 我 们可 以看 出焊 接过 程 中管线 的热胀冷缩引起 的应力对设备的影响之 大 。如何从施工 角度来 避免 它呢 ?我 们知道 ， 焊 接过程 中管线的热胀冷缩 引起的应 力往往是 出与 设备相连管 线的

21、固定焊 口所造 成 的， 因此施工 时 应从 以下几个方面考虑 ： ( 1 ) 要尽量减 少固定焊 V I ， 特别是距动设备 侧 的第一个限位支架 内的 固定焊 口。 ( 2 ) 当固定焊 【 不可避 免时， 固定焊 口 一般厦 选在距动设备侧 的第一 个限 位支架 外， 严 格避免 固定焊 r 选在限位支架 内。不论是图纸上要求 的 还是临时的限位支架， 管支 架一定要施 焊牢同。 ( 转 第 6页) 维普资讯 http:/ w w w . b z f x w . c o m 6 金陵科 技第 1 O卷2 0 0 3年 第 5期 缩 ， 增 加尿 素分 子 间相互作 用力， 降低颗 粒破碎

22、 、 粉化现象 ， 提高强度 。有资料表 明， 当尿素蒸发 系 统 中加入 的甲醛 量 ( ) 在 0 1 0 2 时， 粒子 强度能从 3 O N左 右提 高到 3 5 3 8 N的 水平。 车间于前 两年也 完成该 项技 术改造 工作 。 并 不断 摸索 甲醛加入量的最佳 比例 。从改造前后的情况 看 ， 甲醛的加入 确实 在提高 颗粒 强度方 面发挥 了 重要作用 。2 0 0 2年 7 、 8月份， 甲醛控 制量平均 为 0 1 2 ， 市场反馈这一 阶段产 品的粒度不好 。 这 也 可能是强度不 高的表 现， 后来 将 甲醛 控制 在平均 0 1 7 左右 ， 粒 子强度有所改善 。

23、 从这 一实践过程 可以看 出， 甲醛 含量 宜 控制 在 0 1 5 0 2 之 间 。 3 2 三聚氰胺尾 气的影响 三 聚氰胺 ( 以下简 称三胺 ) 装置投运 后， 其大 部分尾气送到 尿素 装置 处理 。 这些 尾气 中含 有微 量 的 三 胺 粉 末 ( 纯 三 聚 氰 胺 的 升 华 温 度 约 为 3 2 5 ， 进入尿 素装置 低压系统的三胺尾气平均温 度为 1 2 0 1 5 0 左 右 ) ， 这 些粉 末 经过 一定 的 工 艺过 程后 进入熔 融尿 液。 改变 了尿 液收缩 时的表 面张力， 使尿 液不易收缩成为液滴状， 导致成粒 不 规则 以及 细小等 ， 这 一现

24、象 在 回收三 胺尿液 时 比 较明显 。 至于三 胺尾 气对尿 素成 粒 究竟有 什么影 响， 影 响到何 种程度 ， 目前没 有查到相 关资料 ， 也 没有找 到实验依据。 三 聚氰胺 尾气 的影 响不仅 是三胺 本 身。 富含 NH3 和 C 02 的 尾气 进入 低 压系 统后 还改 变 了该 单元 的工艺 条 件。 间接 影响 了尿 素产 品质 量。正 常生产期 间尿素装置 回收三胺量 约为2 0 0 0 Nm3 h ， 低压 系统 压力 由原 来 的 0 2 2 MP a左 右 上 升 到 0 2 5 MP a 右， 造成闪蒸槽进料 中尿液 含量下 降。 游离氨含量上升， 真空变

25、差， 以致进入 蒸发 工序的 尿液 中游离氨超 出设 计指 标。在 经历 一 、 二段 蒸 发后， 这部分游 离氨 因为蒸 发不 充分而 进入 到造 粒的熔融尿液里， 最终部分 留在了颗粒 尿素 中。 当 成品中游离氨多时， 颗粒强度会下 降。 4 粉尘尿素的处理 对于尿素因为 破碎 、 粉 化等 原 因导致 粉尘 增 加 的 问题 ， 在现 有 工艺 、 设 备 等调 整 改 造 的基 础 上 ， 还采取 了其它 一些 处理方 法。如 多用 直溜 翻 板省去中央储 存 环节 ； 及 时平整 料堆 预防 细小 粒 子离析 ； 在运输 皮带 WH4 1 0 4 1下料 口增 加振 动 筛分离粉料

26、等。其 中。 对 wH 4 1 0 4 1下 料 口振动 筛分 离出来 的细小颗 粒和 粉料 ， 利用现 有部 分 闲 置设备 ， 进行溶解得到一定浓度的尿液 ， 把这些尿 液直接送到尿 素一段 蒸发 工序进 口。 重 新蒸 发造 粒 。 5 结束语 采取 了积极 的调整 和改造 措施 后。 大大 提 高 了尿 素成 品的外 观质量 ， 使 包装 口筛 分 ( 伽 8 2 3 mm) 远远超过 国家标 准( 9 3 ) 而达 到 9 8 以 上。 产 品也更 有利 于激 烈的市 场竞 争。但 是在 塔 式造粒方法中， 尚无最终解决产 品粒 度 、 水含 量的 工艺办法。 目前普遍 采用 的 甲醛添 加剂 、 粉 料回收 等措施只是在一定程度上减少了影响产 品质 量的 不利因素。 ( 承 第 3 2页 ) ( 3 ) 对 于线膨 胀系数较大的不锈钢等管材 ， 管 5 结语 线下 料时应根据式 ( 1 ) 计算 出收缩量 并适 当放量 了解上述知识无论是对即将新建 的加氢裂化 以抵消焊接所造成的管线的变形， 从而减小管线 装置， 还是对今后的加氢装置及其它装置的检修 所引起 的额外力。 都有一定的借鉴作用 。 维普资讯 http:/