CN105505434B - 一种分支集合管回弯布置的转油线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分支集合管回弯布置的转油线，连接加热炉辐射炉管出口和分馏塔入口，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；分支集合管采用回弯布置，即通过一段垂直管道连接两个90度弯头或弯管实现管道的回弯布置；所述分支集合管的回弯布置方向与转油线的物料流动方向的夹角在0～90度。本发明以加热炉辐射室炉管出口转油线分支管、分支集合管完全对称布置为原则，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、分支集合管采用回弯布置形式，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

一种分支集合管回弯布置的转油线

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对称布置的转油线。

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。

随着装置大型化的发展，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的操作压力基本一致。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。由于加热炉是为蒸馏塔提供热量的重要设备，提供的热量越多，蒸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完全对称布置，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回弯布置的转油线。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；分支集合管的布置采用回弯布置，即通过一段垂直管道连接2个90度弯头(或弯管)实现管道的回弯布置，回弯布置方向与转油线物料流动方向的夹角在0～90度的任一角度，完全对称布置的转油线，各路分支管、分支集合管实现长度一致，弯头一致，介质走向一致，保证加热炉分支出口操作压力基本一致。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需要。

本发明的目的是提供一种分支集合管回弯布置的转油线。

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在分支集合管两侧；分支集合管对称布置在总管左右两侧；

分支集合管采用回弯布置，即通过一段垂直管道连接两个90度弯头或弯管实现管道的回弯布置；

所述分支集合管的回弯布置方向与转油线总管的物料流动方向的夹角为0～90度。

其中，优选：

加热炉辐射室两侧的分支集合管采用镜像对称布置；

分支集合管采用裤型三通或斜插对称合并至转油线总管；斜插角度不超过45度。

分支集合管采用裤型三通或斜插对称合并至转油线总管之前，通过直管或弯管连接与裤型三通或斜插管连接，弯管的角度不超过40度；

分支集合管的水平管段或垂直管段上设置大小头。

本发明可以通过以下技术方案来实现：

一种分支集合管采用回弯布置的转油线，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根炉管分支出口由所述分支管每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。

所述分支集合管自分支管水平布置伸向分馏塔，在适当位置可水平方向向内转一角度(0～90度)并进一步向前延伸，可根据需要在水平管道上设置大小头，经90度弯头垂直向上接垂直管道。垂直管道上可根据需要设置大小头，并经90度弯头返回方向接水平管道，在这个水平管道上也可根据需要设置大小头，并经90度弯头垂直向上接垂直管道。这个垂直管道上可根据需要设置大小头，并经90度弯头接水平直管段，在这个水平直管段上可根据需要设置大小头，并以一定角度对称合并至转油线总管；

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，分支集合管合并连接至转油线总管之前，可以采用直管连接，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、弯头回弯的角度、直管段的长度、高度、斜插角度等等都保持一致，最大程度的做到完全对称布置。

本发明的效果是：以加热炉辐射室炉管出口转油线分支管、分支集合管完全对称布置为原则，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、分支集合管采用回弯布置形式，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。

附图说明

图1是本发明实施例1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，分支集合管采用回弯布置，回弯方向与转油线总管物流流动方向的夹角为0°，即与转油线总管平行的方向前后转弯，满足加热炉出口操作压力的需求。

图2是本发明实施例2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，分支集合管采用回弯布置，回弯方向与转油线总管物流流动方向夹角为90°，即与转油线总管垂直的方向左右转弯，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；4-转油线总管；5-90度弯头；L1-分支集合管沿分馏塔方向水平管；L2-分支集合管水平返回管；L3-分支集合管斜向连接至转油线总管的水平管；L4-分支集合管水平管垂直于总管向内侧延伸的管道；H1-分支集合管第一段垂直向上延伸管道；H2-分支集合管第二段垂直向上延伸管道。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1

如图1所示，一种分支集合管回弯布置的转油线。

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在分支集合管两侧；

分支集合管对称布置在总管左右两侧；

分支集合管采用回弯布置，即通过一段垂直管道连接2个90度弯头实现管道的回弯布置；回弯方向与转油线总管物流流动方向的夹角为0度。

具体地，

加热炉辐射室炉管出口分支管2、分支集合管3完全对称布置，保证加热炉辐射室炉管出口1操作压力均一。4个加热炉辐射室炉管出口1a、1b、1c、1d，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根加热炉辐射室炉管出口分支管2a、2b、2c、2d每2个为1组，对称布置分别连接于分支集合管3a、3b。2根分支集合管3a、3b对称分别经先90度弯头5转向，平行转油线总管4并向分馏塔方向水平布置，接水平管L1，再经90度弯头垂直向上接垂直管道H1，后经90度弯头回弯水平接直管道L2，然后再接90度弯头垂直向上接垂直管道H2，最后经90度弯头，扩径大小头6，接水平管L3并以45度角斜插至转油线总管4。

其中垂直管段H1、H2的长度取决于转油线总管4的高度，水平管段L1、L2的长度除需满足装置平面布置和管道热应力要求外，还具有控制加热炉出口分支操作压力要求的特殊作用。

实施例2

如图2所示，一种分支集合管回弯布置的转油线。

同实施例1，与实施例1的区别仅在于：回弯方向与转油线总管物流流动方向的夹角为90度。

具体地，

如图2所示，加热炉辐射室炉管出口分支管2、分支集合管3完全对称布置，保证加热炉辐射室炉管出口1操作压力均一。4个加热炉辐射室炉管出口1a、1b、1c、1d，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根加热炉辐射室炉管出口分支管2a、2b、2c、2d每2个为1组，对称布置分别连接于分支集合管3a、3b。2根分支集合管3a、3b对称分别经90度弯头5转向，平行转油线总管4并向分馏塔方向水平布置，接水平管L1，再经90度弯头垂直于转油线总管4向内接水平管L4，然后经90度弯头垂直向上接垂直管道H1，再经90度弯头反向向外接水平管道L2，再经90度弯头垂直向上接垂直管道H2，。最后经90度弯头，扩径大小头6，接水平管L3并以45度角斜插至转油线总管4。

其中垂直管段H1、H2的长度取决于转油线总管4的高度，水平管段L1、L2的长度除需满足装置平面布置和管道热应力要求外，还具有控制加热炉出口分支操作压力要求的特殊作用。

Claims (6)

1.一种分支集合管回弯布置的转油线，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在分支集合管两侧；分支集合管对称布置在总管左右两侧；

其特征在于：

分支集合管采用回弯布置，通过一段垂直管道连接两个90度弯头或弯管实现管道的回弯布置；

所述分支集合管的回弯布置方向与转油线总管的物料流动方向的夹角为0～90度。

2.如权利要求1所述的分支集合管回弯布置的转油线，其特征在于：

加热炉辐射室两侧的分支集合管采用镜像对称布置。

3.如权利要求1所述的分支集合管回弯布置的转油线，其特征在于：

分支集合管采用裤型三通或斜插对称合并至转油线总管。

4.如权利要求3所述的分支集合管回弯布置的转油线，其特征在于：

斜插角度不超过45度。

5.如权利要求3所述的分支集合管回弯布置的转油线，其特征在于：

分支集合管采用裤型三通或斜插对称合并至转油线总管之前，通过直管或弯管连接与裤型三通或斜插管连接，弯管的角度不超过40度。

6.如权利要求1～5之一所述的分支集合管回弯布置的转油线，其特征在于：

分支集合管的水平管段或垂直管段上设置大小头。