《硫黄回收装置液硫蒸汽夹套伴热管道的设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《硫黄回收装置液硫蒸汽夹套伴热管道的设计.docx（3页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第 9期冯永超：硫黄回收装置液硫蒸汽夹套伴热管道的设计49硫黄回收装置液硫蒸汽夹套伴热管道的设计冯永超(洛阳石油化工工程公司 ，河南 洛阳 471003)摘 要：针对液硫夹套伴热管道在设计、制造及施工中的一些共性问题进行初步了探讨，并提出了不同条件下夹套管型式、材料、壁厚、组合尺寸、管件、连接形式等的选用原则，从而为液硫蒸汽夹套伴热管的设计提供了依据。关键词：硫黄 ；回收 ；液硫 ；夹套伴热管道中图分类号：TQo515文献标识码：B文章编号：10033467(2009)09004903硫黄回收装置成为目前所有炼油厂必建的一个环保项目，其可将排到大气、废水中的硫回收作为化工、医药原料，兼具经济效
2、益和环保效益。本文结合硫黄回收装置特点，阐述了其关键管道液硫蒸汽夹套伴热管道的设计方法。1 伴热选型硫黄的熔点是 113 oC，温度低 于 121 o【=时开始由液态变成固态，在 130160 cI=时粘度最小 ，利于液硫的输送。根据硫黄的特性，为了使之保持较好的流动性，硫黄回收装置液硫管道通常采用蒸汽夹套伴热的方式。此外也可采用电伴热的形式，但是电伴热一次性投资较高。为了利用硫黄回收装置自产的03MPa饱和蒸汽，达到节能减排 的目的，在设计时均采用蒸汽夹套伴热。夹套管伴热有内管焊缝隐蔽型及内管焊缝外露型二种，根据石油化工管道伴管和夹套管设计规范SHT30402002规范要求，当介质凝固点大于
3、100时，除输送有毒介质外，夹套管应采用内管焊缝隐蔽型。因此硫黄回收装置液硫管道在设计时采用内管焊缝隐蔽型夹套伴热方式。2 夹套管选材及管道壁厚的选择由一、二、三级冷凝冷却器生产的液硫温度在165左右，不存在高温硫腐蚀及低温硫化氢腐蚀环境，所以夹套内管及外管材质选用碳钢就可以满足要求。但是计算夹套管壁厚时应注意以下事项。21 夹套管壁厚的计算内外管材质的选择应适合于流体的性质、压力和温度，其壁厚应考虑以下的事项后确定。内管侧：既要能耐最高使用内压，同时也要能耐最高使用外压 (指 内管侧的压力为大气压或负压时)。当内管内介质压力高于内管外伴 热介质压力时，内管壁厚可按内管最高压力进行计算。当 S
4、。D06或p 0385时，其计算壁厚应根据断裂理论、疲劳、热应力及材料特性等综合因素考虑确定。当内管介质压力低于伴热介质压力时，管子壁厚的确定按 GBI50第 62节和第 63节进行计算。当确定 S。10的管子许用外压力时，应力 。应取下列式中的较小值 ： 。=15 (3)收稿日期：20090721作者简介：冯永超 (1966一)，男，工程师，从事石油化工工程管道设计工作，电话：(0379)64887955。河南化工 5O HENAN CHEMICAL INDUSTRY2009年第 26卷o。=090-(4)腐蚀，而对于外管仅考虑内侧。如内管为不锈钢管式中：时，则不必考虑其外侧的腐蚀。设计温度
5、下管子材料的屈服极限，MPa3 夹套管组合尺寸的选用外管侧：要能耐最高使用内压。外管选用壁厚可按上 (1)、(2)式计算。夹套内管选用无缝钢管，外管可选用无缝钢管22 腐蚀余量或焊接钢管，外管尺寸按比内管大一级或大二级选考虑腐蚀余量时，对内管应考虑到其内外两侧用，见表 1。表 1 夹套管组合尺寸mm内管管径152025405O80100150200250300350350套管管径4(】40508080125供汽、排凝管管径151515151520跨接管管径1515151515204 夹套管管件选用41 夹套弯头夹套弯头的内管和外管组合的公称直径与夹套加 加直管相同，但内外弯头的曲率半径根据管径
6、不同而不同(如图 1所示 )，夹套弯头组合尺寸如表 2所加 加在选用上述组合尺寸时还应考虑到由于管道热膨胀而引起的弯头部位接触问题。首先要确定所选组合弯头的内外间隙，再计算内外管相对伸长量，第三步进行内外管相对伸长产生间隙的计算。42 夹套三通内管三通的缩径范围，按缩小两级公差直径设示。图 1 夹管弯头渤姗伽加伽如计，从大口径管上引出小口径支管的地方焊接管嘴。外管上引出支管，原则上使用分为两瓣的三通。剖切形式有如下二种，可根据施工时不同需要选择，见图 2二二=7图 2 夹套三通表 2 内管、套管弯头的曲率半径 (R 15DN)伽如43 十字头为了安装、检修的方便，通常用十字头(见图 3) 代替
7、夹套三通、夹套弯头。其组合尺寸见表 1。XIXYYloo15015l5015O150225152002002003o0152502502502503oo盟盟300300400图 3十字头35035040o44 夹套异径管350450夹套异径管可用标准无缝异径管接头，套管也夹套弯头的曲率半径 JR 、 按表 2确定。 ， 可选用焊异径管，但应保证有足够的间隙。为防止内管弯头的曲率半径，mm；R ，外管弯头的曲率半 管道热胀时内外管相碰，在安装时可前后错开径，mm。50 mm，如下页图4所示。第 9期冯永超：硫黄回收装置液硫蒸汽夹套伴热管道的设计5l同心异径管长度按热损失和加入热量平衡的方法计算。
8、蒸汽耗量按以下公式计算：36KQg图 4 夹套异径管45 夹套管接头内管焊缝隐蔽型的仪表管口、管顶放气口及管底排液口的连接见图 5。切口图 5 内管焊缝隐蔽型5 夹套管连接型式内管焊缝隐蔽型有多种连接型式，如平面承插式法兰连接，平面对焊式法兰连接及平面式夹套法兰(钻孔式 )连接。其中平面承插式法兰制造简单，易于施工，但由于其与管道焊接为角焊缝，无法进行射线探伤检测，而且其焊缝强度也无法保证，不适于高温高压环境。应力计算分析表明，当内外管温度差在50oC范 围内，其每节夹套管长度不应超过6In。平面对焊式法兰一般应用于大口径管连接，其外管焊接为环焊缝，可以进行射线探伤检测，焊缝强度好，适合于高温
9、高压环境。因液硫具有凝点高的特点，通常液硫管道温度不高 (在 150左右 )，同时管径不大，管系柔性好，为保证法兰处伴热均匀，防止液硫凝结，设计中通常选用平面式夹套法兰连接。每段夹套管之间蒸汽跨接管，其管径大小与供汽管相同，规格见表 1。6 夹套管的供汽与排凝确定夹套管的蒸汽人口、凝液排出口的位置是保证液硫管道正常运行的关键。伴热管的长度根据其内部流体的要求决定，供汽管管径由供汽压力及蒸汽耗量确定。对结晶性，聚合性强的流体，夹套管式中：g 夹套管蒸汽耗量，kg(mh)；Qi夹套管系统总的热量损失或所需热量总和，WM；热损失附加系数，一般取 115125；风 饱和蒸汽的焓值 ，kJkg；饱和水的
10、焓值，kJkg。此外，也可使用温度调节疏水器自动调节蒸汽耗量。调温疏水器温度设定范围为 80190 oC，可根据流体的特性设定温度。如液硫 的夹套管长度25m，将调温疏水器的温度设定 125 ，凝结水就会在设定温度下由夹套管排出，夹套管温度就不会低于 125。夹套管敷设 ，供汽及排凝应符合下列要求： 当夹套管要求有坡向时，套管内介质流向应与坡向一致。夹套管内的蒸汽同其他蒸汽伴热管一样由高点加汽，低点疏水，所以蒸汽应由套管上部引入。为防止积液，凝结水应从套管下部派出。供汽管、排凝管分别设切断阀。 夹套管管段问连接水平跨越管宜在底部切线方向进出，跨越管采用法兰连接。7 保温对于液硫管道保温厚度如果工艺没有特殊要求，一般以“经济厚度”法计算，但经济厚度偏小，散热损失超过允许散热损失量导致温降大时，应按最大允许热量损失计算保温厚度。8 结束语液硫夹套伴热管道设计在硫黄回收装置是一大难点，管系比较复杂，牵扯的面也比较广泛，其设计的好坏直接影响到装置能否安全，长周期运行。本文仅对液硫夹套伴热管道在设计、制造及施工中的一 些共性问题进行初步了探讨，而实际应用过程中，在遵守相关标准规范的前提下，做到满足工艺要求，设备平面布置、夹套管选材、选型合理，优化管道规划，做到经济、操作方便、整齐美观、安全可靠，以满足正常生产需要。