异丁烯装置冷箱配管设计初探.pdf

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1、施工应用异丁烯装置冷箱配管设计初探邱玉琳(中石化洛阳工程有限公司,河南洛阳471003)摘要：以山东玉皇异丁烯装置冷箱的配管设计为实例，综合阐述了低温管道的特点及其配管设计的难点与要点。冷箱内部换热器及其管口由镁铝合金制成，管口许用应力及力矩较小。因此冷箱配管设计要求管道有较好的柔性，并应通过详细的应力分析，合理的设置支吊架。同时还应对易振动的两相流管道进行有效的固定。关键词：冷箱；低温；材料；应力；配管设计1冷箱特性山东玉皇化工异丁烯装置是一种将原料异丁烷在催化剂作用下，通过脱氢反应制取异丁烯的新型化工装置。异丁烯装置内的丙烯制冷部分，设有丙烯压缩机，为装置内

2、的低温分离部分提供冷量。冷箱即是异丁烯装置低温分离部分的核心设备，冷箱外形如图1所示。1.第一冷分液罐2.第二冷分液罐3.尾气加热器4.第一产品气冷却器（冷箱E-2207）5.第二产品气冷却器（冷箱E-2208）6.丙烯压缩机一级入口罐7.丙烯压缩机二级入口罐8.丙烯压缩机三级入口罐图2.冷区平面布置图与冷箱相连接的管道多为低温管道（设计温度为-29℃至-120℃），为减小投资，应将与冷箱相连接的低温设备集中布置，图1.山东玉皇异丁烯装置冷箱外形图尽量减少低温管道的总长度。冷区平面布置图如图2所示。低近年来冷箱国产化程度越来越高，本文所述异丁烯装置中温设备集中布

3、置一方面可以减少投资，另一方面也可以降低保所用冷箱即为杭氧生产。该冷箱主要由外壳和内部镁铝合金冷管线的保冷面积，减小冷量损失。除了满足上述要求外，根制板翅式换热器两部分组成。板翅式换热器具有传热效率高、据异丁烯装置冷箱设备自身的特点，配管设计中还应着重考虑结构紧凑、重量轻等诸多优点，因此在国民经济的各个领域用以下几个方面。途非常广泛。同时板翅式换热器也有明显缺陷，比如换热翅片2.1冷箱工艺管道特点异丁烯装置冷箱的管口数量较多，且管口间距很小；此外间流道很小，极易堵塞且清理维护困难。所以，流入冷箱的物与冷箱相连的管道，管内工艺介质温度很低，所以这些低温管料必须是较

4、为清洁的流体。除外壳外，冷箱内部构件均为镁铝道都具有较厚的保冷层；加上冷箱入口处的多个过滤器和冷箱合金制成，包括接口法兰。镁铝合金质地较软，冷箱管口所能除冰用的注防冻液线等公用工程管道，造成冷箱周围管道非常承受应力和力矩也远小于同口径的钢制设备管口。了解冷箱密集。在冷箱周围狭小的空间内合理的布置众多工艺管道和特性，特别是冷箱主体材料及内部构造，是做好冷箱配管设计公用工程管道，并预留相应的操作和检修空间，是冷箱配管设的前提条件。计的关键所在。冷箱是实现相关工艺介质冷量交换的设备，其2冷箱布置要求主要作用是给相关工艺介质提供冷量。GB50235-2010《工业金属管

5、道工程施工规范》和SH3501-根据工艺包的描述，冷箱的布置应优先满足其与丙烯压缩2011《石油化工有毒、可燃介质钢制管道工程施工及验收规范》机一级入口分液罐之间的热虹吸要求。流入冷箱内的工艺介将设计温度低于-29℃的管道定义为低温管道。ASMEB31.3规质为液态饱和烃类，饱和液体烃类输送过程中在管阻压力降和范中将-29℃作为管道设计的一个控制指标，并根据管道实际受热的双重作用下会迅速汽化，从而产生两相流。出现两相流低温工况和选用的材料及其壁厚等情况来确定是否应按低温动时，管道流量减小，阻力增大，如气化率高还可能在管道内产[1-2][2]工况来进行设计、制造、

6、检验和验收。生液击现象。两相流管道内气相和液相的密度相差很大，这2017年08月41施工应用样的流体在管道内流动时易导致管道发生振动。因此冷箱配管道自身应力问题外，还应考虑冷箱内铝制接管线性膨胀对管管设计在满足工艺要求条件下，应做好低温管线的保冷措施，口应力的影响。在设置管道支架时应尽量避免因为支架设置减少冷量损失；在满足管道柔性的前提下减少低温管道的管阻不当导致铝制管口法兰的变形。压降，尽量避免低温管道出现袋型配管。根据乙烯装置冷箱配管无应力配管施工的经验，通常冷箱[5]2.2低温管道及阀门的布置无应力配管施工有两种方法。第一种是从冷箱管口开始安装低温管道常用

7、的材料是低温冲击韧性较好的低温碳钢，奥管道，管道向远处延伸，直至管道全部安装完成。在这管道安[3-4]装方式下，冷箱管口安装所产生的应力难以得到有效控制，最氏体不锈钢等。低温管道材料价格较高，出于控制装置建设成本及节能环保的考虑，在满足管道柔性的基础上，应尽量减后阶段需要二次调校才能满足冷箱管口无应力配管要求，调校少低温管道的长度。和普通阀门相比，低温管道所使用的阀门需要经过较为繁琐的应力计算且需要较长的时间。第二种施（止回阀除外）具有一些特殊结构。低温阀门阀柄较长，阀柄内工方法是首先从远离冷箱管口管道开始朝冷箱管口施工，然后部有一段具有一定压力的气柱，这一气柱

8、可避免阀体内的低温安装冷