催化重整裝置催化劑管線的配管設(shè)計(jì)

1、6C HE MI C A LE N GI N E E R I N G DE S I G N 催化重整裝 置催化劑管線 的配管設(shè)計(jì) 陳穎楠 中石化洛陽工程有限公司洛陽 4 7 1 0 0 3摘要 本 文結(jié) 合某1 ． 0X1 0a 催化重 整裝置， 就如何防止重整催化劑磨損， 從平面布 置、 管道走向、設(shè)計(jì)選材 、 施 工要求等方 面討論 重整催 化劑管線的配管設(shè)計(jì) 。關(guān)鍵 詞 催化重整 催化劑管道 配管設(shè)計(jì) 催化重整 ( 簡稱 C

2、C R )裝置的核心是反再系 統(tǒng) ，反再系統(tǒng) 的核 心之一 是催 化 劑 的連續(xù)再 生。C C R所用催化劑的重要 成分是貴重金屬 P t 。裝置 首次裝填催化劑的量較大，以某 1 ． 0× 1 0t ／ a 催化 重整為例 ，再生器和反應(yīng)器裝 填的催 化劑 總量約 7 5 9 1 5 k g ，此外還需 4 0 0 k g以上催化劑作 為裝 置備 用。在催化劑循環(huán)再生 系統(tǒng) 中控制催化劑 的磨損 就具有十分重要的意義。催 化

3、劑管線 的配管設(shè)計(jì) 也要以防止 磨損 為重要 原 則 ，需 要從 平 面布置 、管道走 向、設(shè)計(jì)選材、施工要求等方面綜合考慮。1C C R反應(yīng)再生系統(tǒng)的平面布置 C C R反應(yīng)再生系統(tǒng) 的平面布置不僅決 定反再 構(gòu)架的高度 、占地大小 以及整個(gè)反再 系統(tǒng)的合理 協(xié)調(diào)性 ， 更對(duì)催化劑的磨損量有直接影響。平面布置時(shí) ，應(yīng)根 據(jù) C C R裝 置的工藝原理 ，合理 、緊湊布置相關(guān)設(shè)備 ，盡量縮短催化劑管線 ，以達(dá)到減少催化劑磨損 的目的。1

4、 ． 1C C R反應(yīng)再生系統(tǒng)的工藝原理 1 ． 0×1 0 。 t ／ a 催化重整裝置 ( 以下簡稱該 C C R裝置)采用 的是法國 A x e n s 公司的工藝。反再系統(tǒng) 的關(guān)鍵設(shè)備有再生器 、 4臺(tái)反應(yīng)器 、再生器和反應(yīng) 器的上部 料斗 和下 部料 斗、閉鎖料 斗 和還 原室。催化劑流經(jīng)反再 系統(tǒng) 的各 個(gè)關(guān)鍵設(shè)備 ，以實(shí)現(xiàn)反 應(yīng) 一 再生 一 再反應(yīng)的連續(xù)重整流程。催化劑反應(yīng)再生系統(tǒng) 的原則流程見圖 1 。待生

5、催化劑在 自重 的作用下從最后一個(gè) 反應(yīng)器底部流 人第五提升器 D 2 3 4 ，經(jīng) 5號(hào)催化劑提升管提升至 上部緩沖罐 D 2 0 1 。在 D 2 0 1 中 ， 來 自除塵風(fēng)機(jī) 的淘 析氮?dú)?，將催化劑碎粒及粉塵與整粒催化劑分開。圖 1催化劑管線循環(huán)原理圖 碎粒和粉塵被淘析氮?dú)鈳朔蹓m收集 器 ，整粒催 化劑在 自重作用下經(jīng)閉鎖料斗流入再 生器。在再 生器內(nèi)部 ， 催化劑經(jīng)過燒焦 、氯化／ 氧化和干燥從 而使催化劑恢復(fù)活性即催化劑

6、再生。再生催化劑 在 自重的作用下流人第一提升器。經(jīng) l 號(hào)提升管提 升到第一反應(yīng)器上部 ，然后再 自流 到還原室進(jìn)行 金屬還原反應(yīng)以使催化劑達(dá)到最佳性能。陳穎楠 ： 工程 師。2 0 0 3年畢 業(yè) 于 中 國石油 大學(xué) ( 華 東) 過程 裝 置與 控制 工程 專 業(yè)。從事 管道 設(shè) 計(jì)工 作。聯(lián) 系 電話 ：( 0 3 7 9 )6 4 8 8 5 51 5， E—ma i l ：c h e n y n ． 1 p e c @ s

7、 i n o p e c ． c o r n。8C HE MI C A LE N GI NE E R I N G D E S I GN化工設(shè)計(jì) 2 0 l 3 ， 2 3 ( 3 )倒成圓角成圓角圖 4 催化劑管線法蘭倒角要求 3 號(hào)膨脹節(jié)安裝在 D 2 1 0和 D 2 1 1 之間。原則上 ，催化劑管線應(yīng)盡量避免使用膨脹節(jié)。但是由于上部緩沖罐 D 2 0 1 、閉鎖料斗 D 2 0 2和還原 室 D 2 1 0 設(shè)備體積比較大，正

8、常操作狀態(tài)和催化劑 堆積時(shí)設(shè)備的操作介質(zhì)重量相差太 懸殊 ，如果采 用彈簧 支撐 則 無 法準(zhǔn) 確 確定 彈簧 的載 荷。以該 C C R裝置為例 ， 各設(shè)備操作介質(zhì)重量見表 2 。表 2 各設(shè)備操作介質(zhì)重量 ( k g )設(shè)備 操 作介 質(zhì)重量變化范圍 D 2 O 1D2 O 2D2l O3 o o一3 o o 02 o o一2 0 o O2 3 0～2 3 0 0由表 2 可以看出設(shè)備的操作介質(zhì)重量的變化范 圍非常大，達(dá)到 了

9、l 0 倍之多。這種情況下彈簧很 難選準(zhǔn) ，如果 彈簧 的工作荷 載按較小 值選 ，則在 催化劑滿罐時(shí)彈簧會(huì) 被拉或壓失效 ，整個(gè)重量會(huì) 壓在下面的催化劑 管道上 ，容 易造成法蘭受力過 大引起泄漏。如果按 滿罐 時(shí) 的工作 苛 載選 彈簧 ，則在正常運(yùn)行 時(shí)，設(shè) 備會(huì)被 彈簧往上頂 ，相 當(dāng)于 在正常熱脹 的基礎(chǔ)上又額外地 給設(shè) 備施 加 了向上 的外力 ，也容易對(duì) 管嘴造成 傷害。為避 免這種風(fēng) 險(xiǎn) ，需要使用膨脹節(jié)來 吸 收管道

10、的熱位移 ，從而 保證設(shè)備采用剛性支撐。焊縫 波紋符 催化荊流I圖 5 催化劑管線膨脹節(jié) 結(jié)構(gòu) 圖為防止催化劑堆積在膨脹 節(jié)的波段 ，膨脹 節(jié) 要做一些特殊處理以達(dá)到防止催化劑磨損的要求 。所選膨脹節(jié)為外壓軸 向型膨脹節(jié) ，只能吸收垂直 方 向的位移。內(nèi)部設(shè)計(jì) 了一個(gè) 與催 化劑管線 同內(nèi)徑 的套筒 ，以防止催化 劑進(jìn)入波紋管 內(nèi)。催化 劑 管線膨脹節(jié)結(jié)構(gòu)見圖5 。3 ． 4 催化劑管線的連接 由于管道一般是以單根 6 m的方式供貨的，

11、長 度超過 6 m的管線則需要 2根或多根管子 現(xiàn)場(chǎng)焊接 而成。但是催化劑管線 長度長達(dá)幾 十米 ，中間除 法蘭連接外全是煨彎大 曲率半徑彎頭 ，如果管線 直接焊接則無法打磨管 內(nèi)焊縫 。為保證催化劑管 線 內(nèi)焊縫能實(shí)現(xiàn)打磨光滑，目前多采用兩種方法 ，D U R0L O K聯(lián)管器連接和管箍連接。3 ． 4 ． 1D U R0L O K聯(lián)管器連接 D U R0L O K是美 國 B E E T公司的專利產(chǎn) 品，是美國 U O P 專利商指

12、定用于 C C R催化劑管線的連 接器 ，其優(yōu)點(diǎn)是施工 簡單 ，安裝方便 ，安裝原理 見圖 6 。圖 6D U R0L O K聯(lián) 管器 兩個(gè)獨(dú) 特的外環(huán)與加工有楔形齒狀槽 的管箍 在一個(gè)軸線上安裝 ，兩 片半 圓形齒合器 ( 其 內(nèi)環(huán) 加工有與兩個(gè)管箍相應(yīng) 的楔形齒 狀槽 )覆蓋在管 箍的楔形槽外 。這種楔形槽 在橫 向包 緊管箍的 同時(shí) ，還可以提供縱向的壓力使得管箍 l 和管箍 2 的 末端 接觸 緊密 ，同時(shí)壓 緊墊 圈，保證 密