高压加氢装置仪表选型安装设计中的分析

梁婷婷

摘 要：高压加氢装置在操作过程中面临高温、高压以及工艺繁琐等因素，必须严格按照相关规范开展仪表的选型及安装。笔者结合工程实践，分析了高压调节阀的选型、加氢装置联锁系统的设计及安装等问题，以期高压加氢装置在设计、安装过程中的安全顺利。

关键词：高压加氢装置仪表；选型原则；选型安装设计

中图分类号：TE967 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）21-0275-02

由于高压加氢装置操作过程中，具有操作温度高、压强大、工艺多等特点，其需要引进的工艺设备、安装的仪器仪表非常多。而仪表选型及安装是设计安装过程中必须高度重视的首要问题，虽然在选型安装方面高压加氢装置仪表有着行业相关设计标准和原则，但是应当注意实际操作中的特殊环境。因为在这种高温、高压以及复杂的环境中，仪表选型及安装将变得很是特殊且要求较高。笔者针对高压加氢装置仪表选型及安装设计的特殊性进行分析及探讨，旨在规避高压加氢装置仪表在工程设计中的不足，以期科学设计、规范安装。

1 高压加氢装置仪表选型原则、方法及计算

1.1 高压加氢装置仪表选型原则

①仪表的选型要严格遵照工艺管线等级表要求。加氢装置管线由于自身的材质、承受的压力以及使用的介质等方面有诸多不同，导致工艺管线等级也多有差异。从这个意义上来说，科学的选择仪表首先必须明确仪表测量处管线及其设备的相应等级。②仪表的选用要严格遵守相关规范。要确保仪表选型合适，规范加氢装置仪表设计，必须知晓相关规范及其差异。比如，我国机械部标准BJ/T82.2-94温度参考点为200℃，而美国法兰标准ANSIB16.5温度参考点基本上都高于426.7℃。③仪表选型要同工艺参数操作、仪表安装统筹规划。仪表本身有一定的局限性，其选型必须同工艺参数操作范围一并规划。同时，考虑到加氢装置的特殊性，仪表选型要同仪表安装一并规划，因为即使单个仪表选型没有差错，但是若在仪表安装过程中才发现不匹配，施工现场将很难及时改换且风险很大。

1.2 调节阀的选型

调节阀选用气动薄膜或气缸执行机构，一般情况下可采用直通或角型阀体，流量特性选择等百分比，近似等百分比，线性。

口径≤DN200（8″）的调节阀优先选用Globe调节阀（单座和套筒式），口径≥DN250（10″）的调节阀或用于低压差场合的调节阀，应采用双偏心蝶阀或偏心旋转阀；调节型蝶阀开度为0～60%；在要求泄漏量小、阀前后压差较小的场合选用单座调节阀；在阀前后压差较大、工艺介质不含固体颗粒的场合或因阀门压降大引起较大噪声的场合选用套筒调节阀；调节精度要求不高的场合可选用自力式调节阀；含有固体颗粒﹑高粘度的场合，应采用V型球阀或偏心旋转阀；对于高压差、闪蒸、空化、高噪声等情况，可选用多级降压阀等。

在调节阀流向上，通常采用流开方向，因为稳定性高。调节阀阀芯选择正作用阀芯，底进侧出调节阀流向为流开状态，侧进底出则截然相反。调节阀泄漏等级通常情况下采用美国标准ANSI/FCI 70-2IV级，而不采用中国国家标准GB/T-4213。调节阀填料通常情况下选择V型聚四氟乙烯，压力等级大于等于600LB或介质温度大于220℃的调节阀填料采用石墨填料。在遇到紧急情况时调节阀仪表应采用气动薄膜执行机构并处在安全的部位。为了规避风事故对仪表带来的不利影响以及潜在的隐患应采取增加调节阀机械限位的手段。同时，为有效控制、消除噪音，应该选择约束条件的原理对特殊阀芯设计防止汽蚀，消解空化作用，当然还可以采取低噪音控制阀减少噪音污染、消除伤害，确保工作噪声不高于85dB。调节阀的材质要达到承受工艺介质腐蚀的要求，同时应达到工艺管道等级表的相关要求。各种材料的压力-温度等级应当达到ASMEB16.34相关标准。在发生磨损或闪蒸可能性较高的场所，对调节阀阀芯材质要求较高，必须选择相应的材质并采取相关处理手段。在出现气蚀的工况下，应当选择防气蚀结构。含有催化剂介质的调节阀阀内件对硬度以及耐磨度有较高要求，要选择HRC硬度不低于55的硬质耐磨材料。根据介质腐蚀工况，部分阀门应进行NACE处理，与工艺介质接触部件必须达到NACE MR0103相关标准的要求。在苛刻工況下，调节阀的材质要求更加严苛。在介质高温易结焦的情况下，还应考虑阀门的在线冲洗，避免阀门内部介质结焦造成阀门无法动作。

1.3 调节阀的计算

根据调节阀的工艺条件实际情况分析计算其相应的一些数据，包括调节阀的CV值、阀门开度、噪声情况等方面，按照分析计算情况并结合工艺介质参数，统筹关注流量情况（最大、最小和正常流量）以及调节质量两方面要素，进而计算出调节阀的口径以及阀芯内径等方面的数据，最终合理选择调节阀。为了减小管道应力，降低阀门流速，阀体尺寸不应小于上游工艺管道尺寸的1/2，且阀体尺寸不得超过上游工艺管道尺寸。虽然调节阀的固有流量特性主要包括等百分比、快开以及线性等三大类型，但是综合考虑，笔者认为应当采用等百分比特性。因为具有等百分比流量特性的阀门有着明显的优势，比较适合以下几种特殊场合：①小部分的压力降留给控制阀而正常地相应大部分被系统自身吸收的场合；②压力控制场合；③压力降瞬间变化且预期较高的场合。在液位控制场合以及要求增益恒定的流体控制场合，一般情况下要求使用具有线性特性的阀门，而开/关场合则通常使用具备有快开流量特性的控制阀。依据调节阀的流量特性曲线确定阀门额定流量系数，一般情况下开度范围在10～90%之间，过大或过小都不合适。常规条件下进行操作时，线性特性的调节阀开度最小不低于40%，最大不超过60%，等百分比特性的阀门开度最小不低于30%，最大不超过75%。特殊场合的调节阀（如放空、泵或压缩机的最小回流控制等）可以不受上述相对行程范围的限制。当混合物出现液、气两相流工况，阀门流通能力等于液相流通能力加和气相流通能力再适当放大。

2 高压加氢装置连锁系统的有关问题分析

2.1 高压加氢装置连锁系统设计过程中有关注意事项

当按照逻辑图进行设计时，首先应按照工艺正常时联锁输入、输出情况，合理选择相应触点，因为在这种情况下，常开触点或常闭触点并非完全等同于继电器。在失电状态下，继电器的常开触点是其断开的触点，而其常闭触点则是相应状态下闭合触点。鉴于上述特点，倘若发生继电器正常断电的情况，继电器常闭触点或常开触点之间的转能够被采用并做到同工艺正常时触点型式相匹配，所以通常情况下，国内在进行加氢装置连锁系统设计过程中多选择常开触点。

2.2 高压加氢装置连锁系统安装过程中有关注意事项

高压加氢装置危险性高，主要体现在炼油设备中温度高、压力大、易燃爆等方面，一旦操作不当，极易出现安全事故。为了避免事故的发生，在加氢装置设计之后的安装过程，仍然不能放松警惕，必须把安全要素作为首要因素予以重视、规划。笔者认为应当从以下几个方面进行规避：①保障安全泄压。等级压力表取源阀后必须采用三通和截止阀设置压力表的泄壓管线，确保测量引线安全泄压。②正确采用压力取源部件。通常情况下，多选择3/4承插焊截止阀作为压力取源部件，因为一旦发生仪表测量引线部位的踩踏情况，其质地柔软有韧性而很难出现断裂，保障了操作过程中的安全。③加盖管帽防止泄漏。为避免高压仪表测量引线放空阀在工作之后发生泄漏，应该在操作过程中在全部高压仪表测量引线放空管上加盖管帽。④选择法兰连接热电偶。在工艺管道上开口进行分支管焊接，这样可有效缩减焊口开口。同时，在焊接的过程中，应选取与热电偶匹配法兰直接着手焊接，并保持同热电偶有效衔接，防止因采取螺纹出现高压、火灾等事故。⑤尽量减少开口数。在安装高压物位仪表时，要力求避开在高压设备上进行仪表开口。同时，为了防止装置同法兰衔接时，发生误差不易安装的问题，必须把物位连通管与浮筒有效衔接，借助连通管解决装置在生产过程中的微小误差而产生的不易安装问题，确保高压加氢装置连锁系统能够安全开展。

3 结 语

综上所述，鉴于高压加氢装置在操作过程中面临高温、高压以及工艺繁琐等要素，必须严格按照相关规范开展仪表的选型及安装，确保高压加氢装置在设计、安装过程中的安全、稳定。

参考文献

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收稿日期：2018-6-23