加氫裝置雙法蘭差壓液位計選型及安裝

文 /劉儉 惠爽 洪梅

本文作者供職于中國寰球新疆分公司。

高溫、高壓工況下雙法蘭差壓液位計的儀表選型和兩種不同安裝方式介紹——加氫工藝是近年來石油化工行業大量采用的加工工藝，加氫裝置操作壓力高、溫度高，極容易導致管道、設備泄漏，后果非常嚴重。加氫裝置由開工前的冷態到正常生產時的熱態，或由正常生產時的熱態到停工時的冷態，因為熱脹冷縮，工藝管道會產生較大的位移，這會牽拉與之聯接的儀表引壓管路以及測量儀表。因此，加氫裝置工況對儀表安裝影響非常大。針對國內各類石油化工企業的加氫裝置高溫、高壓工藝條件的特殊性，基于工程設計實例，對該類裝置的高壓設備液位測量中雙法蘭差壓液位計的儀表選型及儀表安裝的工程設計給予介紹。

隨著現代石油石化行業的飛速發展，石化產品遍布國計民生各行各業。但面對國際復雜的石油行情和我國石油煉制產品結構不完善、高端化產品市場占有率低的特點，石化企業必須選用先進的工藝，以優化產業結構和提高產品質量。目前，石油化工企業多采取高壓加氫工藝路線以提高產品附加值。加氫裝置工藝設備具有高溫、高壓和臨氫（并含有硫化氫、少量鹽酸或氫氟酸等）特點，一般設計壓力12~22 MPa，設計溫度約200~400℃，對液位測量儀表的安全性及穩定性要求相對更加苛刻。因此，在高溫、高壓設備液位測量選擇時，雙法蘭差壓液位計在眾多液位測量儀表中有著極為突出的地位。

雙法蘭差壓液位計選型

雙法蘭差壓液位計是為避免被測介質與變送器的隔離膜片直接接觸而設計的液位儀表。它將變送器的測量膜室用不銹鋼毛細管和保護涂層連通到一起，中間充滿傳導介質硅油。

1.普通工況雙法蘭差壓液位計毛細管填充液選用DC200普通型硅油，其適應溫度為-40~205℃，高溫高壓工況雙法蘭差壓液位計毛細管填充液選用DC704高溫型硅油，其適應溫度為0~316℃。但在北方冬季氣溫較低時需考慮伴熱問題。若根據現場要求，減少現場伴熱點，也可以考慮寬溫硅油。寬現在一些知名儀表廠商均有含寬溫硅油的雙法蘭液位計產品，比如霍尼韋爾syltherm800寬溫型硅油其適應溫度為-40~316℃。實際項目里的選型要根據所在地的環境溫度具體選擇。

2.普通工況雙法蘭差壓液位計與高溫、高壓工況雙法蘭差壓液位計的過程聯接選擇區別對比見表1。

表1 雙法蘭差壓液位計的過程聯接選擇區別對比

3.接液材質如膜片和結構組件材質，大多為奧氏體不銹鋼316L（00Cr17Ni14Mo2）。316L含 碳 量比較低且含有鉬元素，這種材質對于均勻腐蝕和坑點腐蝕具有極大優勢。316L在抗晶間腐蝕、高溫硫、高溫環烷酸和坑點腐蝕性能較好。但316L在Cl離子和F離子腐蝕環境中應力腐蝕失效的概率大于50%，并將很快形成坑點腐蝕形態進而形成電化學腐蝕。

在某化工企業新建1.5萬t/a C9石油樹脂加氫裝置項目設計過程中，其高壓加氫裝置熱高壓分離器中介質含有氫氣、樹脂油、硫化氫和少量氫氟酸。在對液位儀表選型時，選用雙法蘭差壓液位計，其與介質接觸的接液材質選擇316L加厚處理，并采用外層鍍金組合的方式以抵抗硫化氫和少量氫氟酸的腐蝕?，F在裝置已經平穩運行3年，計劃停工拆裝高壓雙法蘭差壓液位計時接液材質無明顯腐蝕痕跡，儀表無假顯示，長周期運行測量較為準確，收到非常滿意的效果。

雙法蘭差壓液位計安裝

根據石油化工企業工藝操作與儀表操作分工界面不同，雙法蘭差壓液位儀表安裝方式分兩類：一類是雙法蘭差壓液位計的膜片法蘭直接與配管專業配對法蘭或法蘭式閥門聯接，如圖1所示。另一類是雙法蘭差壓液位計的膜片法蘭與配管專業配對法蘭或法蘭式閥門之間加一段短管過渡，短管兩端分別與配管專業配對法蘭和儀表法蘭聯接，如圖2所示。針對安裝方式一，儀表專業材料比較簡單，見表2。針對安裝方式二，儀表專業材料比較復雜，尤其是壓力等級選到Class1500和Class2500時，見表3、表4。

表2 安裝方式一儀表專業材料

表3 安裝方式二儀表專業材料，壓力等級Class2500時

表4 安裝方式二儀表專業材料，壓力等級Class1500時

圖1 安裝方式一

圖2 安裝方式二

由于儀表高壓管閥件要求苛刻，制造工藝和成本高，所以儀表高壓管閥件大多采用進口產品。國外引進產品生產周期長，價格不菲，儀表材料設計時，材料的材質、規格以及數量等一定要準確無誤，而且很少有備用余量。少買會造成影響建設工期，錯買、多買會造成浪費。因為采用進口產品，執行的標準也均為國外標準，如上面常用的ASME B16.5、ASME B36.10M以 及ASTM、API、MSS、NACE MR0103 等標準要求。

對于操作溫度高于200℃，介質中含有氫氣的碳鋼及低合金耐熱鋼管道，應根據管道最高操作溫度加20~40℃的裕量和氫氣分壓，按照臨氫作業用鋼防止脫碳和微裂的操作極限（API-941 Nelson曲線）選擇適當的抗氫鋼材。另外，符合ASTM材料標準的奧氏體不銹鋼則不用考慮脫碳問題。

高壓管閥件的壓力等級選擇依據主要來自工藝配管專業的管道等級索引表，配管專業會根據不同的設計溫度、設計壓力和操作介質的不同，通過計算選用不同的管線材質以及不同的腐蝕裕量，就此得出符合某個工況管道等級號。例如：在某煉油廠高壓潤滑油加氫裝置改造項目設計過程中涉及兩種高壓等級表號26CP13R和42SJ1。兩種等級表號對比見表5。

表5 26CP13R和42SJ1兩種等級表號對比

結束語

雙法蘭差壓液位計在石油化工工業生產中起著極其重要的作用，因為高溫、高壓裝置具有極高的危險性，所以對儀表安全性和可靠性的要求更加嚴格。本文結合工程建設中儀表設計實例，對高溫、高壓工況下雙法蘭差壓液位計的選型特點和兩種不同安裝方式進行了闡述，從而能對高溫、高壓裝置儀表設計積累更多的經驗以更好地執行，并提高技術服務的綜合保障能力。 ●