CN105505433B - 一种分支集合管相对转弯的转油线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分支集合管相对转弯的转油线，连接加热炉辐射炉管出口和分馏塔入口，左右分支集合管相互对应转弯，左侧分支集合管转向右侧，自转油线总管右侧连接转油线总管，右侧分支集合管转向左侧，自转油线总管左侧连接转油线总管。本发明以加热炉辐射室炉管出口转油线分支管、分支集合管对称布置为原则，保证加热炉辐射室炉管分支出口压力基本一致。在满足热应力补偿要求的前提下，通过设置大小头逐级扩经、分支集合管的转弯布置，满足转油线内汽液两相流体流动的稳定流态要求和加热炉辐射室炉管分支出口操作压力的要求。

Description

一种分支集合管相对转弯的转油线

技术领域

本发明涉及石油炼制和石油化工生产装置中的工艺管道设计技术领域，主要涉及加热炉辐射室炉管分支出口到分馏塔进料段的一段工艺管道，进一步地说，是涉及一种可调节加热炉炉管出口压力的转油线。

背景技术

在炼油化工领域，通常将连接加热炉辐射室炉管出口到分馏塔进料口之间的工艺管道称为转油线，一般由分支管、分支集合管和总管组成。分支管、分支集合管往往称为过渡段，也就是加热炉辐射室炉管出口到与分馏塔进料口直接相连的总管道之间的一段管道；而与分馏塔进料口直接相连的总管道，有时会称之为低速段。

加热炉辐射室炉管出口转油线是石油化工装置分馏系统的重要工艺管道，它的操作条件比较苛刻，一般操作温度在360℃以上，对于原油常减压蒸馏装置的减压蒸馏，减压转油线的操作温度可达400～420℃；管内流速有时可达60～70m/s；高温汽液两相介质离开加热炉辐射室炉管出口进入转油线后，随着压降的增加，压力逐渐降低，油品在管道内的蒸发量增大，使得温度逐步下降，汽化率也随之发生改变，整个过程近似于绝热过程。

生产装置的大型化，使得加热炉辐射室炉管出口个数增加，其转油线经常为多路操作，设计除应满足管道的热应力补偿需要外，还应该使加热炉辐射室炉管各路分支出口压力基本一致。高温的汽液两相流介质自加热炉辐射室炉管分支出口经过转油线进入分馏塔。由于加热炉是为分馏塔提供热量的重要设备，提供的热量越多，分馏塔的产品收率就越大(或产品质量越好)，相应的炉分支出口温度就越高。而炉出口温度又受油品的热敏感性限制，过高的温度会导致油品在炉管内发生裂解和结焦，因此，加热炉辐射室炉管分支出口温度的均一性，是获取最大负荷的重要保证，而操作压力的均一是操作温度均一的重要条件。

加热炉辐射室炉管内的油品通过炉管壁受热获得热量，温度升高。随着温度的升高，炉管内的油品逐渐开始汽化，出口的几根炉管为汽液两相流态。在汽液两相流体的炉管内，炉管内壁会有一层油膜，油膜温度就是介质所受的最高温度，稳定的油膜有利于降低油膜温度，而油膜的稳定性和薄厚则取决于流体流动的状态，加热炉的出口压力正是对加热炉炉管内流体流动状态起关键性作用的因素。因此，转油线设计的一个重要条件就是要控制压力降，以满足加热炉出口操作压力的需要。

转油线的设计必须满足：

a)稳定的环雾流、雾状流流态可避免两相流管道因流态不稳或不适宜流态(如块状流等)的出现引起管道的震(晃)动或冲蚀。转油线的设计必须满足管道内介质逐级汽化要求、汽液两相流态平稳流动的要求，须避免因压力急速波动引起的流态不稳定。

b)保证各加热炉辐射室各分支炉管出口压力的基本一致，这是转油线设计的重要要求。压力一致才能保证介质的汽化率一致，达到各分支炉管受热一致，以及各炉管分支出口温度一致，从而实现加热炉热负荷一定的情况下，炉出口极限最高温度最低。

c)加热炉的出口压力是影响加热炉辐射室炉管内汽液两相介质流态的重要因素，稳定的环雾流和环状流流态，有利于降低油膜温度，减少油品裂解或结焦的可能性。因此，转油线的设计应在满足热应力补偿要求的前提下，通过恰当的转弯和管道直径及其变化的选择，满足加热炉出口操作压力的要求。

中国专利CN101532594B提供了一种低压降减压转油线，由90度渐扩式弯头、30～60度弯头、过流段和低速段组成，可以减小流动过程的阻力损失，降低转油线压降。该专利追求的是低压力降转油线设计，不能够实现加热炉出口对操作压力的要求。也就是不能够通过转油线的设计，满足加热炉出口操作压力的需要，以达到炉管内汽液两相流的流态需要。

中国专利CN 201533999 U提供了一种减压蒸馏转油线装置，其在满足油品分离总时间的要求下可有效地缩短转油线总长度且应力分布合理、流线顺畅的减压蒸馏转油线装置。这也是一种低压力降设计理念的一种减压转油线，而且由于加热炉辐射室炉管出口位置的限制，采用这种方法布置的转油线，难以实现加热炉辐射室分支炉管出口操作压力的基本一致，也难以满足炉出口操作压力的要求。

上述两个专利考虑的重点是如何降低转油线的压力降，以达到降低加热炉出口温度的目的，而本发明的关键点是如何保证加热炉出口压力满足设计需要，一般情况这一出口压力要远高于上述两个专利所描述的加热炉出口压力。

综上所述，现有的转油线布置受到加热炉辐射室炉管出口位置限制，分支管和分支集合管不能够实现对称布置，来保证炉管分支出口压力的一致，同时追求的又是低压力降要求，不能保证必要的加热炉出口操作压力要求。

发明内容

为解决现有技术中出现的问题，本发明提供了一种分支集合管相对转弯的转油线。保证满足热应力补偿要求的前提下，以炉管出口转油线分支、分支集合管对称布置为原则，保证加热炉辐射室炉管分支出口压力基本一致；通过左侧分支集合管向右侧转弯，从右侧连接至转油线总管；右侧分支集合管向左侧转弯，从左侧连接至转油线总管，两侧分支集合管对应布置，各路分支管、分支集合管实现弯头一致，介质走向一致，长度基本一致，并通过管径、弯头、大小头和管道走向的选择，满足管道内介质流态的需要和加热炉辐射室炉管分支出口操作压力的要求。

本发明的目的是提供一种分支集合管相对转弯的转油线。

连接加热炉辐射炉管出口和分馏塔入口，由分支管、分支集合管以及总管组成，分支管连接加热炉辐射炉管出口，总管连接分馏塔入口，分支集合管连接分支管和总管，所述分支管包括直管段、弯头和大小头，所述分支集合管包括直管段、弯头和大小头；

左右分支集合管相互对应转弯，左侧分支集合管转向右侧，自转油线总管右侧连接转油线总管，右侧分支集合管转向左侧，自转油线总管左侧连接转油线总管。

其中，优选：

左右两侧分支集合管相互对称，并且两侧分支集合管上设置的转弯弯头个数一致、管道上的大小头设置一致。

与分支管直接相连的分支集合管的水平直管段布置于同一水平面内；

分支集合管的垂直管段的长度相等、标高一致，并布置于同一个立面之内，所述立面正交垂直于转油线总管轴线。

与转油线总管斜接的左右分支集合管的直管段长度一致、与转油线总管夹角一致，并与转油线总管布置于同一水平面内。

左侧分支集合管直管段的长度之和与右侧分支集合管直管段的长度之和相差不超过2米。

转油线总管采用水平转弯，并设置大小头。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种分支集合管左右相对转弯的转油线，连接于加热炉各辐射室的炉管出口和分馏塔入口之间，加热炉具有至少一个辐射室，所述转油线由出口分支管、分支集合管以及总管组成。

所述加热炉辐射室的炉管出口开设于所述加热炉辐射室的顶面，垂直向上；每一个辐射室设置2根或4根炉管分支，多于4根炉管分支的情况则采用多个辐射室；只有2根炉管分支，则对称布置于加热炉辐射室顶部两侧，此种情况转油线分支管和分支集合管为同一根管道，所述的分支集合管也即分支管；4根炉管出口分支由所述分支管每2根一组对称连接1根分支集合管，所述分支集合管每2根一组对称连接至总管。

所述分支管、分支集合管对称布置；所述分支管由直管段、弯头和大小头等组成；所述分支集合管也是由直管段、弯头和大小头等组成。

所述弯头可以采用回弯弯头，也可以采用标准弯头，弯头的转弯角度可以根据需要采用任意角度。

如图1所示，所述分支集合管3-1b、3-2b自分支管水平布置伸向分馏塔，可根据需要设置大小头，左侧分支集合管3-2b经90度弯头水平转弯接水平管3-2c伸向右侧，再经约45度弯头接直管段3-2d斜向右上方，再接约45度弯头6后接垂直向上管段3-2e，经90度弯头5接水平管段3-2f斜插或采用裤型三通连接至转油线总管右侧；右侧分支集合管3-1b经90度弯头5水平转弯接水平管3-1c伸向左侧，再经45度弯头接直管段3-1d斜向左后上方，再经约45度弯头6接垂直向上管段3-1e，经90度弯头5水平转弯接水平管段3-1f斜插或采用裤型三通连接至转油线总管左侧；转油线总管自分支集合管汇总后水平伸向分馏塔进料接口，也可考虑2个对应的任意角度转弯，以增加转油线的流体压力降，再连接至分馏塔进料接口。

所述连接分支管的分支集合管的水平管段3-2b、3-2c、3-1b、3-1c、布置于同一个水平面内，所述分支集合管垂直管段3-1e和3-2e长度相同、标高相同，并布置在正交垂直于转油线总管的同一平面内；分支集合管斜插至转油线总管的管段3-1f、3-2f与转油线总管的夹角相等、长度相等，并与转油线总管布置于同一水平面内。

所述每个分支集合管的大小头、弯头及弯头回弯角度基本相同，每根分支集合管直管段的长度L11+L12+L13和L21+L22+L23相差不超过2米。

所述分支集合管的转弯设计除满足管道热应力补偿需要外，还与在其上设置的大小头、弯头一起满足管道内流态和压力降的需要。

所述分支集合管每2根对称布置，4根或4根以上可采用在适当处对称合并，对称合并的方法可以采用裤型三通或斜插办法。无论哪种合并型式，根据分支集合管和转油线总管的布置方位，分支集合管连接至转油线总管之前，可以是直管连接，也可以通过弯管连接，弯管的角度可以根据需要，一般不超过40度。采用斜插式通常斜插角度不超过45度。

本发明的技术方案中，优选的，分支管、分支集合管对称布置；并且，对称布置的管道上，采用的弯头数量、大小头数量、直管段的长度、高度、斜插角度等等都保持一致，最大程度的做到对称布置。

本发明的效果是：

以加热炉辐射室炉管出口转油线分支管、分支集合管对称布置为原则，保证加热炉辐射室炉管分支出口压力基本一致。在满足热应力补偿要求的前提下，通过设置大小头逐级扩经、分支集合管的转弯布置，满足转油线内汽液两相流体流动的稳定流态要求，减少管道震动的发生，同时也可调节管道压降，满足加热炉辐射室炉管分支出口操作压力的要求。

附图说明

图1是本发明实施例的一种设有1个辐射室、4根炉管分支出口的加热炉出口转油线的立体示意图，左侧分支管集合管向右转弯，从转油线总管右侧斜插相接，右侧分支集合管向左转弯，从转油线总管左侧斜插相接，满足加热炉出口操作压力的需求。

附图标记说明：

1-加热炉辐射室炉管出口；2-加热炉辐射室炉管出口分支管；3-分支集合管(包括：3-1a、3-1b、3-1c、3-1d、3-1e、3-1f和3-2a、3-2b、3-2c、3-2d、3-2e、3-2f)；4-转油线总管；5-90度弯头；6-约45度弯头；L11-分支集合管3-1b长度；L12-分支集合管3-1c长度；L13-分支集合管3-1d长度；H-分支集合管3-1e长度；L14-分支集合管3-1f长度；L21-分支集合管3-2b长度；L22-分支集合管3-2c长度；L23-分支集合管3-2d长度；H-分支集合管3-1e、3-2e长度；L24-分支集合管3-1f、3-2f长度；A-斜插角度；

具体实施方式

下面结合实施例，进一步说明本发明。

实施例

如图1所示，一种分支集合管相对转弯的转油线。

连接加热炉辐射炉管出口和分馏塔入口，由分支管、分支集合管以及总管组成，分支管连接加热炉辐射炉管出口，总管连接分馏塔入口，分支集合管连接分支管和总管，所述分支管包括直管段、弯头和大小头，所述分支集合管包括直管段、弯头和大小头；所述分支管对称布置分支集合管两侧；分支集合管对称布置在总管左右两侧；左右分支集合管相互对应转弯，左侧分支集合管转向右侧，自转油线总管右侧连接转油线总管，右侧分支集合管转向左侧，自转油线总管左侧连接转油线总管。

具体地，

转油线分支管2、分支集合管3对称布置，保证加热炉辐射室分支出口1操作压力均一。4个加热炉辐射室炉管出口1，每2个为1组相对布置于加热炉辐射室顶部两侧，垂直向上，4加热炉辐射室炉管出口分支管2每2个为1组，对称布置分别连接于分支集合管3-1a、3-2a。2根分支集合管3-1a、3-2a对称分别经90度弯头5平行转油线总管4并向分馏塔方向水平布置；右侧分支集合管3-1b经90度弯头5水平向左接直管段3-1c，经45度弯头6向左斜上方接直管段3-1d，再经45度6接垂直向上直管段3-1e，经90度弯头5接水平直管段3-1f斜插至转油线总管4的左侧；左侧分支集合管3-2b经90度弯头5水平向右接直管段3-2c，经45度弯头6向右斜后上方接直管段3-2d，经45度6接垂直向上直管段3-2e，经90度弯头接水平直管段3-2f斜插至转油线总管4右侧；

直管段3-1b、3-2b、3-1c、3-2c、3-1e、3-2e的具体长度L11、L21、L12、L22及L13、L23取决于装置的平面布置和管道的热应力要求，没有具体限定，但直管段L11、L12、L13的长度和与L21、L22、L23的长度和之差不超过2米。

斜插角度A取决于分支集合管3与转油线总管4的连接形式，本实施例中A为45度水平斜插。

转油线总管4自分支集合管3汇总后向分馏塔方向延伸L5，接1个45度转弯6，再水平延伸L6，再接接1个反向45度转弯6，继续水平延伸L7连接至分馏塔进料接口。

Claims (7)

1.一种分支集合管相对转弯的转油线，连接加热炉辐射炉管出口和分馏塔入口，由分支管、分支集合管以及总管组成；分支管连接加热炉辐射炉管出口，总管连接分馏塔入口，分支集合管连接分支管和总管；所述分支管包括直管段、弯头和大小头，所述分支集合管包括直管段、弯头和大小头；其特征在于：

左右分支集合管相互对应转弯，左侧分支集合管转向右侧，自转油线总管右侧连接转油线总管，右侧分支集合管转向左侧，自转油线总管左侧连接转油线总管。

2.如权利要求1所述的分支集合管相对转弯的转油线，其特征在于：

左右两侧分支集合管相互对称，并且两侧分支集合管上设置的转弯弯头个数一致、管道上的大小头设置一致。

3.如权利要求2所述的分支集合管相对转弯的转油线，其特征在于：

与分支管直接相连的分支集合管水平直管段置于同一水平面内。

4.如权利要求2所述的分支集合管相对转弯的转油线，其特征在于：

分支集合管的垂直管段的长度相等、标高一致，并布置于同一个立面之内，所述立面正交垂直于转油线总管轴线。

5.如权利要求2所述的分支集合管相对转弯的转油线，其特征在于：

与转油线总管斜接的左右分支集合管的直管段长度一致、与转油线总管夹角一致，并与转油线总管布置于同一水平面内。

6.如权利要求1～5之一所述的分支集合管相对转弯的转油线，其特征在于：

左侧分支集合管直管段的长度之和与右侧分支集合管直管段的长度之和相差不超过2米。

7.如权利要求6所述的分支集合管相对转弯的转油线，其特征在于：

转油线总管采用水平转弯，并设置大小头。