低分气脱硫塔主要管线及构架的配管设计

朱小旭

（中国石化工程建设有限公司配管室，北京 100101）

0 引言

近年来，随着国家经济和社会的飞速发展，环保要求也进一步提升。为响应国家油品质量升级的号召，某公司决定实施产品质量升级改造。60 万t/年柴油加氢装置作为油品质量升级的核心装置，在高温、高压、催化剂等条件的共同作用下，脱除直馏柴油、催化柴油等原料油中的硫、氮等杂质，生产符合国Ⅴ排放标准的柴油。

1 装置概况

60 万t/年柴油加氢装置主要由加氢精制反应部分、分馏部分、低分气脱硫部分3 个部分组成。

低分气脱硫部分主要由低分气脱硫塔、脱硫后低分气聚结器、贫胺液缓冲罐等主要设备构成。低分气脱硫塔作为其中的核心设备，其管线及平台布置成为重中之重。由于本装置的低分气脱硫塔与类似装置相比，直径仅为800mm，且长径比较大。本文针对其特点为该塔设计了构架并且对该塔管线进行了合理布置。

2 低分气脱硫部分构架方案

根据工艺流程，低分气首先进入冷却器，随后经分液罐进入低分气脱硫塔内反应，脱硫后的低分气经过低分气聚结器进入PSA 系统或者燃料系统。

2.1 初版平面布置图特点及存在问题

初版平面布置方案如图1 所示，从图中可以看出，低分气脱硫部分相关设备已经实现了集中布置，满足基本要求。但是由于本装置中低分气脱硫塔的直径为800mm，高度却达到28400mm，长径比达到35.5。在采用设备平台进行规划设计时，发现按照传统的布置方案，由于塔的直接较小，梯子平台布置难度较大。在既有人孔又有仪表嘴子及工艺管嘴的部位（如塔上切线以上的部位），难以满足布置的要求。尤其是塔顶安全阀，在小直径的塔顶，既有塔顶油气出口又有压力表，再布置两组安全阀，塔顶平台需要做很大。经过与相关设计人员确认，无法满足布置要求。本装置的工艺管道的口径大部分不大于DN100，这样与管带相接的管道，为了满足管线跨距的要求，就要在设备与管带之间增加立柱。综合这些考虑，修改了采用设备平台的方案。

图1 低分气脱硫部分局部放大

2.2 调整后平面布置图及框架方案

综合考虑以上因素，对平面进行如下调整，修改了采用设备平台的方案，采用将塔、罐、聚结器集中布置在构架中的布置方案。结合全装置的平面布置图考虑，构架距离管廊距离定为7000mm。因为本装置小直径管线较多，按照工艺管道安装设计的要求，DN80 以下的管道均无法满足跨距的要求。因此在EL3100 层平台增加一根悬挑的梁，悬挑的距离为2000mm。根据工艺流程，低分气脱硫塔和分液罐的相关管线较多，贫胺液缓冲罐相关管线较少，为便于管线布置和支撑，将贫胺液缓冲罐与低分气脱硫塔的位置调换，将低分气脱硫塔和低分气分液罐调整到靠近管廊的位置。根据设备提供的相关图纸信息，低分气脱硫塔裙座直径约为2500mm，低分气分液罐直径为1200mm，为保证设备安装要求及通行要求，设备中心间距为2500mm。在设计过程中，根据工艺流程及设备简图，调整了低分气脱硫塔的裙座高度，尽可能的使塔和其他设备的平台高度一致，或经过梯子相连。在布置有仪表嘴子（如玻璃板液位计）处，为了能够准确清晰的确认玻璃板液位计的液面高度同时满足阀门的操作需求，又在适当的位置增加了仪表梯。调整后的平面如图2 所示，构架初步方案如图3 所示。

图2 低分气脱硫部分局部放大

图3 构架初步方案

3 低分气脱硫区主要管线布置及构架具体设计

3.1 塔底富胺液出口线布置

富胺液管线主要参数：管线等级5TB13R，保温；直径DN50；设计温度：150℃；设计压力：1.6MPa；相关要求：流量计安装在水平管上，且与低分气脱硫塔保持足够的静液柱。

根据石油化工金属管道布置设计规范相关规定[1]，结合装置的实际情况，将低分气脱硫塔四周分为操作区和配管区。在满足工艺要求的同时，方便相关设备和管道的操作和检维修。因为塔底富胺液需要出装置进入溶剂再生装置，所以该管线需要经过主管廊然后出装置，结合图3 的构架初步布置方案，富胺液出口嘴子方向设为朝向正西方。因工艺专业要求流量计安装在水平管上且与塔保持足够的静液柱，同时孔板流量计的安装需要满足仪表专业前10DN 后5DN 的要求，管线的最终布置方案如图4 所示。

图4 塔底富胺液出口线布置

3.2 构架EL3100 层平台布置

为了便于操作和检修，同时保持尽量做到整齐美观，脱硫塔底、和分液罐底阀组以及阀门集中布置在地面，如图5 所示。根据石油化工装置工艺管道安装设计手册[2]的相关要求，人的通行和操作通道最小宽度为800mm，同时上方应有不少于2200mm 的净空要求。考虑到第一层平台下方需要布置以平台梁作为支撑的小管线，小管线中心距梁的距离暂定为500，因此第一层平台的标高至少为2700。结合脱硫塔设备图纸，塔的人孔高度为EL4000，根据项目统一规定要求，人孔中心距离平台面的高度宜为600～1200mm，800mm 为最适宜的高度。同时考虑到EL3600 的液位计安装问题，最终第一层平台的标高定位EL3100。

图5 构架地面层布置

因为构架高度较高，经过结构专业的计算与综合考虑，每层平台都需要设置斜撑。因为构架的地面层需要作为操作和检修的空间，因此通常的人字斜撑设置会带来巨大不便，经过与土建专业的反复协商计算，最终确定了如图6 所示的斜撑布置方案。在人员经常通行的位置，将人字斜撑调整为八字斜撑，经过计算，按照图6 所示的布置方式，人的通行空间增加达70%。

图6 斜撑布置方案

3.3 聚结器出入口管线布置

工艺要求：聚结器的低分气出入口管线均有自流要求，脱硫后低分气去燃料气系统和PSA 系统的调节阀组需要高于相应的设备管嘴。入口管线的氮气吹扫需要靠近主管安装，且相关采样线中包含硫化氢，需保证采样安全。

管线主要工艺参数：工艺介质为低分气，管线设计压力为1.4MPa；低分气聚结器出入口管线的设计温度为150℃，去燃料气系统低分气的管线设计温度为250℃；管线直径为DN100。

为满足自流要求，聚结器入口管线必须满足步步低的原则，同时因为该管线长度达到20m 以上，为了满足管线柔性的要求同时保证设备专业对嘴子的受力的要求，管线最终布置方案如图7 所示。

图7 聚结器低分气入口管线布置

根据PID 的要求，聚结器出口管线的调节阀组需要高于相应的设备管嘴，因此调节阀组需要布置在聚结器的上层平台上即EL17400 层平台。同时为保证相应的阀组操作和检修要求，阀组之间需要留出800mm以上的通道，经过调整对比，将调节阀组与聚结器低分气入口线的间距定为1200mm，两组调节阀组之间间距定为2000mm。管线的最终布置方案如图8 所示。

图8 聚结器出口调节阀组布置方案

4 结语

由于60 万t/年柴油加氢装置中所采用的低分气脱硫塔直径较小，使得其设计与国内类似装置产生了很大不同，相关主要管线及调节阀组的布置及支撑难度较大。通过为低分气脱硫部分合理的设置构架和平台，解决了小直径塔平台和及管线难于布置的问题。同时因为设置了构架及平台，也使得操作和检修更为方便，在以后的设计中，可以在此基础上进行进一步的优化，通过更为合理的设计降低生产成本。