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1、阀门在炼油装置中的应用1997年第4期闽门33一图1】闸阀注一对于螺纹罔扦,负值不适用于扭矩特性每一种阀门类型仅表示通用的大致范围和曲线.影响特殊阀门特性曲线的因素包括:a)流向,特别是对浇向敏感的阀类,如截止阀或偏心蝶阀b)压降,流动介质和(或)浇量,它们影响曲线的范围;c)阀门尺寸,因为同一类阀门的曲线形状和曲线范围可随不同阀门零件尺寸因素的变化而变化.d)操作频率可能影响阀门的开启和关雨力,特别是不经常操作的阀门.e)任何特殊类阀门或厂家的独特设计特点可能改变特性曲线的形状和范围.阀在炼油装置中的应用-中国石化北京设计院趑勇佟撮兴_Tg69;缴.T_摘要介绍了石油化工企业炼油装置的几种主
2、要类型和有关管道分毁(分类)的规定.概述了阀门在炼油装置中的使用情况及存在的主要问题.针对炼油装置用阀门的密封性,材料选用和规格类型进行了分析,并对阀门新品种和新材料的开发提出了希望和要求.瓿词;.!油i!竺三苎一,慨述石油化工企业中的炼油装置是以加工原油为目的,生产不同品种的汽油,煤油和柴油等燃料油,润滑油和化工原料.装置的主要类型有常减压装置,催化裂化装置,催化重整装置,延迟焦化装置,加氢裂化和加氢精制装置等几十种不同类型.炼油装置的特点是工艺介质易燃,易爆,温度压力较高,开工周期较长且连续性生产.一旦阀门泄漏,出现故障,轻则停工,停产,重则造成人员伤亡和财产损失.近年来,阀门质量出现滑坡
3、,设计选型,施工安装也不尽合理.因此,炼油装置所使用的阁门必须引起阀门制造,设计选型及施工,生产单一L位的重视.为了说明炼油装置对阀门的要求,结合炼油装置特点,对主要装置做一简要介绍.二,主要炼油装置简介1.常减压装置该装置是通过蒸馏,精馏的方法,将原油中的汽油,煤油,柴油及裂化原料馏分分开t常压塔底重油再进行减压蒸馏,以生产润滑油馏分或增产液体馏分.该装置处理能力的大小,即为该炼油企业的生产能力.设计优劣对炼油厂的产品质量,收率和原油的有救利用有根大影响.阀门1997年第4期原油中舍有腐蚀性化合物,主要有无机盐的腐蚀,硫化钫的腐蚀和环烷酸的腐蚀.(1)无机盐的腐蚀原油中的盐类受热分解生成具有
4、强腐蚀性的HCI.HCI与H,S在蒸馏过程中.随原油的轻馏分和水分挥发,冷凝,在塔顶及冷凝系统形成低温的HC!一H2S-H2O型腐蚀性介质,对初馏塔及塔顶馏出线,有相变的部位产生严重腐蚀.(2)硫化物的腐蚀原油中的硫化物主要是硫醇,硫化氢,多硫化合物及元素硫等.温度小于12o且有水存在时形成HC1-SHzO型腐蚀性介质.但无水情况下温度小于24OC对设备无腐蚀.沮度大于240时硫化物开始分解,生成H.S,腐蚀加剧.对常减压炉出口的转油线,减压塔底臂线部位产生严重腐蚀.(3)环烷酸腐蚀原油中的酸性物质主要是环烷酸.温度和气相流速对腐蚀性有很大影响.温度220时基本不腐蚀,27O280腐蚀性最强,
5、280350腐蚀性下降,350425腐蚀性加剧,425环烷酸已基本全部气化,腐蚀下降.常压塔柴油馏分侧线和减压塔润滑油馏分佣线上的弯头等出现环烷酸凝渡处腐蚀较严重.常压炉出口转油线,常压塔进料,温度35o400环烷酸大部气化,气相流速加快,腐蚀加剧.2.催化裂化装置催化裂化装置是提高轻质油收率,生产高辛烷值汽油,多产柴油的重要手段.该装置是由反应再生系统,分馏系统和吸收稳定系统组成其反应再生系统,温度较高,热催化剂和烟气管道可达700C以上.渣油催化裂化所使用的催化剂,强度高,对管道,阀门冲刷和磨损严重.临界喷嘴切断阀采用高温闸阀一般23个月就磨损,目前已采用内村剐玉闸阔.该装置是炼油厂效益较
6、高装置,开工周期长,一般两年为一检修期.3.催化重整装置催化重整装置是从石油生产芳烃和高辛烷值汽油组分的主要工艺过程,所产生的氢气是加氢装置用氢重要来源.该装置工艺过程为原料预处理和催化重整原料预处理包括原料预分馏,预加氢和预脱砷的过程.催化重整是将C6C1l石脑油馏分为原料,在一定的操作条件下,使环烷烃和烷烃转化成芳烃或异构烷烃,同时产生氢气的过程.催化剂再生主要环节是在高温下进行烧炭.氯化更新是再生中重要步骤,以提高催化剂的性能.过去催化剂再生为间断操作.新的技术为连续再生.其循环系统在各设备上均有一组程序控制阀门开关,使催化剂在设备内脉冲式地移动.4.延迟焦化装置该装置是将减压渣油经深度
7、热裂化生成气体,轻质馏分油及焦炭的加工过程.是炼油厂提高轻质油收辜和生产石油焦的重要手段其工艺分为焦化和除焦两部分.焦化为连续性生产,除焦为间断式生产.加热炉和焦炭塔的进出口用四通阀连接.炉出口温度500,压力o.5MPn.四通阀是该装置特殊专用阀门.该阀是切换加热炉进入焦炭塔的重要通道.其质量的优劣对装置生产有很大影响.国产四通阀,结构不尽合理?笨重,易发生故障.近年来无论新设计的,还是旧装置大都采用进口四通球阀,但其价格昂贵.5.加氢精制装置加氢精制装置能有效地使原料油中的硫,氯,氧等非烃化合物氢解.使芳烃,烯烃选择加氢饱和,并能脱去金属和沥青质等杂质.(1)汽油加氢精制焦化汽泊中硫,氮及
8、烯烃古量较高,稳定性差,辛烷值低.通过加氢精制,提高其品质,作为汽油调合组分,重整原料或乙烯裂解原料.(2)柴油加氢精制主要是对焦化与催化裂化的柴油精制.加氢脱氮是加氢改质的主要目的.以改变其不稳定性.(3)直馏煤油加氢精制主要是含硫,氮和芳烃的煤油馏分进行脱硫,脱氢及部分芳烃饱和,以改善其燃烧性能,生产合格的喷气燃料1997年第4I胡闷门或灯用煤油.6.加氢;裂化装量加氢裂化技术具有产品灵话性的特点,采用不同的催化剂和操作方案,用不同原料t可以有选择地生产液化石油气,石脑油,喷气燃料以及轻柴油等多种优质产品.加氢裂化尾油又是优质润滑油料和裂解的原料.三,炼油装置中阀门使用概况阀门是炼油装置内
9、的管道重要部件,用于管道的启闭,节流和调压.常用的阀门类型有闸阀,截止阀止回阀,蝶阀,球阀,安全阀和疏水阀等.各种类型阀门在装置内占阀门总数的比例分别为;闸阀8O,截止阀8,止回阀6,其他6,阀门投资占装置的58,占管道的5O.目前蝶阀巳开始代替一部分大口径闸阀.以250万吨/年常减压装置和140万吨/年催化裂化装置为例,阀门规格占阀门总个数的比例为;D4003%Dl5O350l2%DN5010025%D406O%阀门材质主要有碳钢,合金钢和不锈钢.几种不同类型的炼油装置阀门用量见表l.寰1几种炼油装置罔门用阀门装置名韩碳钢不锈钢备注重量重量台台(t)(t)250万吨常减压蒸馏装置21e6ll
10、4,891l5.4140万吨/年催化重整装置3454266.0642B9.283O万吨/年催化重整装置3522l5043078100万吨/年延迟焦化装置239092.15Il79.268O万吨,年柴油加氢装置99Bl260万吨/年,i00万吨/年重l95927整加氢联合装置耘包扣200万吨/年常压重抽加氢3837433国外钌脱硫装置赞芳烃联台装置659t包括合叠钢在内.炼油装置主要使用通用阀门,有些装置的高压管道也选用API标准阀门.今后新的炼油装置完全采用API标准阀门是必然趋势.四,炼油装置的管道分级石油化工企业管道按输送介质的危险程度和设计条件进行分级(类),对管道施工,设计和生产管理非
11、常重要.由于管道进行分级,所以对不同级别的管道使用的阀门,检验与验收有关标准作了规定.现将石油化工企业标准SH3059-I994有关管道分级(类)进行介绍:标准中规定剧毒,可燃介质管道应根据输送介质的温度,压力,闪点,爆炸下限和毒性等设计条件分级(表2).标准中规定非剧毒,不燃介质管道应根据管道材质,设计温度,设计压力分类(表3).按行业标准SH3O64-1994规定,对不同级别管道所使用的阀门,检验与验收有不同要求.用于A级管道的阀体,阀盖,铸钢件,应按GB5677的规定进行射线检测.A级管道阀门的焊缝,应按GB3323的规定进行射线检测.A级管道阀门铸钢件射线底片合格等级,应按JB/T64
12、40的规定确定.A级管道阀门的焊缝射线底片合格标准,应按SHJ5Ol中对A级管道要求确定.裹2管道分级管道级别适用范围1居孝介质管道A2设计压力大于或等于9.BiMPa(1OOkgUcm)的易燃,可燃介质管道1.介质闲点低于28的易燃舟质管道B2介质爆炸下限低于5.5均管道3.操作温度高于或等于介质自燃点的C级管道C1.介质闪点2860C的易lj!l,可燃介质管道2-介质爆降下陬高于或等于55的管道注一剧毒介质是指被人吸人或与人体接角虫时,进人人体的量,于或等于,即台5起肌体严重损伤或致死,ilp使迅速采取治疗措施也不能恢复健康的物质,如氟,氢氟酸,氢氰酸,光气,氟化氢,碳酰氟,丙烯膊和四乙铅
13、等,以及设计规定为剧毒介质的物质.易持!l介质是指闪点低于或等于45的被体.可燃介质是指闪点高于I5_c的被饿.36阔门1997年第4期表3管道分类设计温度设计匝力(MPa)管道材质()37O>32>1O32>4.O10>1.64.01【_6础素钢>VJ>4OlO>l_64.0L.6>37O台盘锕及一70或l5D任意一一一锈钢-7C,450>lO>llO>1.64<L6铝及铝合盒任意l_6铜及铜台金任意>10>410>1.641.e此外,阀门试验,验收,对不同级别管道所使用的阀门,都有不同要求.五,炼油装
14、置对阀门的要求炼油装置对阀门的基本要求是:满足工艺要求,保证阀门使用寿命,方便操作,维修,结构紧凑,重量轻.1.对密封要求密封是阀门的生命,炼油装置长周期开工要求阀门保证密封.(1)阀杆密封阀门所使用的填料,必须满足工艺介质的要求,适应介质的温度和压力.许多装置运转中,阀门填料函经常泄蔼,这一直困扰着石化企业.许多炼油厂投产前就把所有的填料全部更换.柔性石墨环适用于各种工艺介质,且不易厂严格按标准执行.(2)中法兰密封阀门中法兰所使用的垫片,比较混乱.所以炼油厂阀门到货都进行解体更换垫片,造成人力和物力的浪费希望各阀门厂生产石化企业使用的阀门时,按sH30641994选用垫片.2.对材料的要求
15、炼油装置所使用的阀门材料,主要有碳钢,合金钢和不锈钢.由于炼油工艺发展,原油性质的变化,原油铎度加工,操作条件温度和压力升高,所以对阀门材料又有新的要求(1)耐腐蚀性材料某石化公司炼油厂常减压装置,由于腐蚀严重,加氢裂化原料中铁离子含量增多,影响加氢裂化的正常运行.所以在减压塔改造中,对设备,管道及阀门采用了316L,有效地防止了装置的腐蚀.表4为该装老化,在SH3064-1994中已有规定.要求阀门置在改造前后原料中铁离子含量情况表4改造前后VG0原料铁离子情况比较改造前改造后采样时间I990年1991年1991芷vgol1月I2日12月1日1月7日2月22日3月11日8月22日8月9日8月
16、24日8月27日9月3日9月lO日l至4.266.798.1O7,387.60o.5O.5o.4o.6oo.3碗二线1嬖1.S84.7456l4495.8417l_8l_3I.9l_2L5碱三线I曼乱558.088.317.86l42.e28L524Lg2.1(2)耐高温耐磨材料渣油催化裂化是渣油深度加工工艺,是提高炼油厂经济效益的重要手段,巳为许多国家所重视.我国原油偏重,大于350的常压渣铀占原油的608o大于500的减压渣油占原油的3O%一5O%所以发展渣油催化裂化是我国加工重质油的必然趋势.渣油催化裂化反应温度提高,流速增快,催化剂强度增强,工艺要求设备,管道和阀门的材质,能在高温下耐
17、冲刷和磨损.炼油厂含热催化剂管道用的阀门,使用两个月即受到严重的冲刷磨损,不得不采取加固措施.开发耐高温耐磨材料是当务之急.1997年第4期问n3.类型和规格的耍求炼油工业在国民经济中起着重要作用,而炼油厂的经济效益与其规模密切相关,因此炼油厂的大型化为世界各国所重视.其优点是节省投资,减少占地,降低成本,降低能耗.炼油厂的大型化主要是单套装置的生产能力的扩大,这样才能体现大型化的优点.装置的大型化,必然要求阀门规格的扩大,而规格的扩大,必然要求阀门类型和结构形式适应多规格的要求.例如,闸阀由于结构长度长,重量又重,不适应大直径,因此,蝶阀和其他型式的阀门,必然取代部分闸阀.此外,公称压力4.
18、0MPa及其以上的规格也应扩大,以满足需要.4.加氢裂化装置用商压阀门一加氢裂化装置所使用的高压阀门,主要选用进口API标准阀门.其特点是压力级别为9001b,1500lb和2500lb级,材料和检验标准比较严格,国内虽有上述产品,但不能满足使用要求.另外,加氢裂化装置,工艺条件苛刻,发生泄漏非同小可.但是进口阀门,价格昂贵,长期使用进口阀门,非长远之计.开发国产加氮裂化所使用的阀门,不但节约外汇,减少投资,同时,也促进国内阀门技术水平的提高.这一工作难度很大,需要有关部门的促进协作和支持.六,结语随着国民经济的发展,需要更多,更好的石油产品.而由于原油性质的变化,加工国外高含硫原油装置增多.
19、今后炼油装置为适应上述变化和装置的大型化及长周期开工的要求,必须开发新工艺,新材料.因此,炼油的新工艺必将对阀门提出新的要求.开发新品种,研究新材料,是阀门发展的必然趋势参考文峨1SH3059-1994石油化工企业管道设计器材选用通则2SH3064-1994石油化工锕帛蛹用阀门选用,捡验及验收3GB5677-1985铸钢阵射线照相及底片等级舟类方法4GB3323-1987钢培化焊对接接头射线照相和质量舟级5B/T6440-1992阀门铸钢件射线照枢检验6$1-1.5O1-1985石油iT剧毒,易黼,可燃舟质管道施工及验收规定一7一弓工业阀门在石化装置应用中的一些问题洛阳石油化工工程公司岳进才-
20、_一丁EHl摘要本文就阀门制造中所使用的标准方面的问题做了论述.简迷了硬密封蝶阀和高压加氢阀门的应用.置的配管设计中正确选用阀门,对保证装置的正常运行是十分重要的.因阀门选用不舍理或阀门质量问题而造成整个装置停产甚至造成重大的安全事故的例子,在国内外都曾发生过.经验和教训告诉我们必须要严把阀门选用这一关.尚压,阉l我公司是一个集石油化工装置设计,工程承包,炼油工艺研究,炼油设备研究和炼油试验于一体的大型综合性工程公司,承担大中型石化装置的设计任务,公司于1997年lo月通过ISO9001-GB/T19001质量认证.我们在石化装置的配管设计中,对工业阀门的选型和应用积累了一些经验,同时也遇到了一些困难和问
