低分氣脫硫塔主要管線及構架的配管設計

朱小旭

（中國石化工程建設有限公司配管室，北京 100101）

0 引言

近年來，隨著國家經濟和社會的飛速發展，環保要求也進一步提升。為響應國家油品質量升級的號召，某公司決定實施產品質量升級改造。60 萬t/年柴油加氫裝置作為油品質量升級的核心裝置，在高溫、高壓、催化劑等條件的共同作用下，脫除直餾柴油、催化柴油等原料油中的硫、氮等雜質，生產符合國Ⅴ排放標準的柴油。

1 裝置概況

60 萬t/年柴油加氫裝置主要由加氫精制反應部分、分餾部分、低分氣脫硫部分3 個部分組成。

低分氣脫硫部分主要由低分氣脫硫塔、脫硫后低分氣聚結器、貧胺液緩沖罐等主要設備構成。低分氣脫硫塔作為其中的核心設備，其管線及平臺布置成為重中之重。由于本裝置的低分氣脫硫塔與類似裝置相比，直徑僅為800mm，且長徑比較大。本文針對其特點為該塔設計了構架并且對該塔管線進行了合理布置。

2 低分氣脫硫部分構架方案

根據工藝流程，低分氣首先進入冷卻器，隨后經分液罐進入低分氣脫硫塔內反應，脫硫后的低分氣經過低分氣聚結器進入PSA 系統或者燃料系統。

2.1 初版平面布置圖特點及存在問題

初版平面布置方案如圖1 所示，從圖中可以看出，低分氣脫硫部分相關設備已經實現了集中布置，滿足基本要求。但是由于本裝置中低分氣脫硫塔的直徑為800mm，高度卻達到28400mm，長徑比達到35.5。在采用設備平臺進行規劃設計時，發現按照傳統的布置方案，由于塔的直接較小，梯子平臺布置難度較大。在既有人孔又有儀表嘴子及工藝管嘴的部位（如塔上切線以上的部位），難以滿足布置的要求。尤其是塔頂安全閥，在小直徑的塔頂，既有塔頂油氣出口又有壓力表，再布置兩組安全閥，塔頂平臺需要做很大。經過與相關設計人員確認，無法滿足布置要求。本裝置的工藝管道的口徑大部分不大于DN100，這樣與管帶相接的管道，為了滿足管線跨距的要求，就要在設備與管帶之間增加立柱。綜合這些考慮，修改了采用設備平臺的方案。

圖1 低分氣脫硫部分局部放大

2.2 調整后平面布置圖及框架方案

綜合考慮以上因素，對平面進行如下調整，修改了采用設備平臺的方案，采用將塔、罐、聚結器集中布置在構架中的布置方案。結合全裝置的平面布置圖考慮，構架距離管廊距離定為7000mm。因為本裝置小直徑管線較多，按照工藝管道安裝設計的要求，DN80 以下的管道均無法滿足跨距的要求。因此在EL3100 層平臺增加一根懸挑的梁，懸挑的距離為2000mm。根據工藝流程，低分氣脫硫塔和分液罐的相關管線較多，貧胺液緩沖罐相關管線較少，為便于管線布置和支撐，將貧胺液緩沖罐與低分氣脫硫塔的位置調換，將低分氣脫硫塔和低分氣分液罐調整到靠近管廊的位置。根據設備提供的相關圖紙信息，低分氣脫硫塔裙座直徑約為2500mm，低分氣分液罐直徑為1200mm，為保證設備安裝要求及通行要求，設備中心間距為2500mm。在設計過程中，根據工藝流程及設備簡圖，調整了低分氣脫硫塔的裙座高度，盡可能的使塔和其他設備的平臺高度一致，或經過梯子相連。在布置有儀表嘴子（如玻璃板液位計）處，為了能夠準確清晰的確認玻璃板液位計的液面高度同時滿足閥門的操作需求，又在適當的位置增加了儀表梯。調整后的平面如圖2 所示，構架初步方案如圖3 所示。

圖2 低分氣脫硫部分局部放大

圖3 構架初步方案

3 低分氣脫硫區主要管線布置及構架具體設計

3.1 塔底富胺液出口線布置

富胺液管線主要參數：管線等級5TB13R，保溫；直徑DN50；設計溫度：150℃；設計壓力：1.6MPa；相關要求：流量計安裝在水平管上，且與低分氣脫硫塔保持足夠的靜液柱。

根據石油化工金屬管道布置設計規范相關規定[1]，結合裝置的實際情況，將低分氣脫硫塔四周分為操作區和配管區。在滿足工藝要求的同時，方便相關設備和管道的操作和檢維修。因為塔底富胺液需要出裝置進入溶劑再生裝置，所以該管線需要經過主管廊然后出裝置，結合圖3 的構架初步布置方案，富胺液出口嘴子方向設為朝向正西方。因工藝專業要求流量計安裝在水平管上且與塔保持足夠的靜液柱，同時孔板流量計的安裝需要滿足儀表專業前10DN 后5DN 的要求，管線的最終布置方案如圖4 所示。

圖4 塔底富胺液出口線布置

3.2 構架EL3100 層平臺布置

為了便于操作和檢修，同時保持盡量做到整齊美觀，脫硫塔底、和分液罐底閥組以及閥門集中布置在地面，如圖5 所示。根據石油化工裝置工藝管道安裝設計手冊[2]的相關要求，人的通行和操作通道最小寬度為800mm，同時上方應有不少于2200mm 的凈空要求。考慮到第一層平臺下方需要布置以平臺梁作為支撐的小管線，小管線中心距梁的距離暫定為500，因此第一層平臺的標高至少為2700。結合脫硫塔設備圖紙，塔的人孔高度為EL4000，根據項目統一規定要求，人孔中心距離平臺面的高度宜為600～1200mm，800mm 為最適宜的高度。同時考慮到EL3600 的液位計安裝問題，最終第一層平臺的標高定位EL3100。

圖5 構架地面層布置

因為構架高度較高，經過結構專業的計算與綜合考慮，每層平臺都需要設置斜撐。因為構架的地面層需要作為操作和檢修的空間，因此通常的人字斜撐設置會帶來巨大不便，經過與土建專業的反復協商計算，最終確定了如圖6 所示的斜撐布置方案。在人員經常通行的位置，將人字斜撐調整為八字斜撐，經過計算，按照圖6 所示的布置方式，人的通行空間增加達70%。

圖6 斜撐布置方案

3.3 聚結器出入口管線布置

工藝要求：聚結器的低分氣出入口管線均有自流要求，脫硫后低分氣去燃料氣系統和PSA 系統的調節閥組需要高于相應的設備管嘴。入口管線的氮氣吹掃需要靠近主管安裝，且相關采樣線中包含硫化氫，需保證采樣安全。

管線主要工藝參數：工藝介質為低分氣，管線設計壓力為1.4MPa；低分氣聚結器出入口管線的設計溫度為150℃，去燃料氣系統低分氣的管線設計溫度為250℃；管線直徑為DN100。

為滿足自流要求，聚結器入口管線必須滿足步步低的原則，同時因為該管線長度達到20m 以上，為了滿足管線柔性的要求同時保證設備專業對嘴子的受力的要求，管線最終布置方案如圖7 所示。

圖7 聚結器低分氣入口管線布置

根據PID 的要求，聚結器出口管線的調節閥組需要高于相應的設備管嘴，因此調節閥組需要布置在聚結器的上層平臺上即EL17400 層平臺。同時為保證相應的閥組操作和檢修要求，閥組之間需要留出800mm以上的通道，經過調整對比，將調節閥組與聚結器低分氣入口線的間距定為1200mm，兩組調節閥組之間間距定為2000mm。管線的最終布置方案如圖8 所示。

圖8 聚結器出口調節閥組布置方案

4 結語

由于60 萬t/年柴油加氫裝置中所采用的低分氣脫硫塔直徑較小，使得其設計與國內類似裝置產生了很大不同，相關主要管線及調節閥組的布置及支撐難度較大。通過為低分氣脫硫部分合理的設置構架和平臺，解決了小直徑塔平臺和及管線難于布置的問題。同時因為設置了構架及平臺，也使得操作和檢修更為方便，在以后的設計中，可以在此基礎上進行進一步的優化，通過更為合理的設計降低生產成本。