CN105508877B - 一种汽液两相流管道系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽液两相流管道系统。连接于换热设备出口与分馏或闪蒸塔进料口之间，由分支管道和总管道组成；总管道采用直管或不大于60度弯管连接于分馏塔或闪蒸塔进料口；分支管道起始于换热设备出口的经90度弯头水平方向布置伸向总管道；分支管道水平斜插连接总管道，或垂直向下斜插连接总管道，分支管道与总管道的连接夹角不大于60度；或者分支管道采用不大于60度弯管并不大于60度斜插连接总管道。本发明满足汽液两相流体的流态要求，达到消除汽液两相流体管道的震(晃)动之目的。

Description

一种汽液两相流管道系统

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，进一步地说，是涉及一种汽液两相流管道系统，具体涉及换热设备出口到分馏塔或闪蒸塔进料口一段工艺管道，如原油常减压蒸馏装置的初馏塔或闪蒸塔进料管道。

背景技术

在炼油化工领域，给分馏塔提供热量的往往不仅是加热炉或重沸器，还常有换热设备。原料通过与热介质进行换热获得热量，在换热设备内部已经产生了汽化，形成了汽液两相流态，或者由于压力控制在换热设备内并没有产生汽化，但经过压力控制阀之后，压力的降低使原料迅速发生汽化，形成汽液两相流态，通过管道进入分馏塔或闪蒸塔内。换热设备可以是1组，也可以是多组。因此，连接换热设备和分馏塔或闪蒸塔进料口的一组工艺管道就形成了一种管系。这种工艺管道系统，在装置的实际运行操作中常因汽液两相流体流动的不稳定性和较高的流动速度，造成管道出现震(晃)动，给工业装置的生产带来了不安全因素。

近些年来，随着生产装置大型化的发展，大型汽液两相流管道系统多有震(晃)动现象产生。例如，原油常减压蒸馏装置的初馏塔或闪蒸塔进料管道，这个管道系统，起始于换热设备出口，终止于初馏塔或闪蒸塔进料口。冷换设备多为2组、3组，甚至4组。该管道系统的操作温度通常为200℃以上，甚至有达到280℃的，管道内的原油为汽液两相流动状态。由于在实际生产中，因原油性质、操作条件的变化，几乎不可能实现管道内稳定相态和流率流动，常会发生震(晃)动现象，尽管采取各种措施，仍不能很好地予以解决。

现有技术中，该管道系统通常被当作普通管道，按照常规管道布置规则，仅考虑满足管道热应力补偿要求。因此，不能够完全消除这种震(晃)动，特别是大型化生产装置，管道的振动力较大，这种现象更为严重。

中国专利CN 202379952 U提供了防止常减压蒸馏装置换热网络中的换热器及管线振动的设备，其包括依次连接的原油泵、原油流控、脱前原油换热、电脱盐装置、脱后原油换热、闪蒸塔或初馏塔、闪底泵或初底泵、闪底油或初底油换热和常压炉，在闪蒸塔或初馏塔入口的管线上设有压控装置。该技术实际上是通过增加压控装置，使设备配合蒸馏换热流程有效抑制闪蒸塔或初馏塔前换热流程中的脱前原油汽化，来防止换热器和管线中出现气阻，避免换热器和管线的振动和损坏的。其并未对连接闪蒸塔/初馏塔进料口和换热器之间的管道进行任何说明，例如管径的选择，管道的布置，管件的使用情况等，鉴于该段管道受到换热器框架、设备大小及闪蒸塔/初馏塔进料位置的约束，不对管道进行适当的说明及限制将无法保证该管道满足热应力补偿要求，也不能够消除管道的震(晃)动现象。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种汽液两相流管道系统，通过由分支管道、总管道组成的两相流工艺管道系统的合理布置、管径的恰当选择、限位支架的使用，保证满足热应力补偿要求的前提下，降低生产装置运行过程中这一管道系统发生震(晃)动的可能性。

本发明的目的是提供一种汽液两相流管道系统。

连接于换热设备出口与分馏塔或闪蒸塔进料口之间，由分支管道和总管道组成；

总管道采用直管或不大于60度弯管连接于分馏塔或闪蒸塔进料口；

分支管道起始于换热设备出口，通过垂直向上的竖直管道提升分支管道的高度，再接90度弯头水平转向总管道；

分支管道水平斜插连接总管道，或在总管道轴线所处竖直平面内向上或向下斜插连接总管道，分支管道与总管道的连接夹角不大于60度；或者分支管道采用不大于60度弯管连接总管道。

其中，可优选：

分支管道在连接总管道之前，分支管道的水平管道与总管道布置在同一个水平面或者不同水平面。

当分支管道与总管道布置在不同水平面时，分支管道尾部采用90度的转弯弯头，自总管道上方或下方以不大于60度的夹角斜插连接总管道。

当分支管道与总管道布置在同一水平面内时，分支管道尾部采用不大于60度转弯并不大于60度斜插连接总管道。

所述竖直管道长度不超过其管径的10倍。

总管道转弯之前轴向水平方向设置限位支架；

分支管道在转弯之前轴向水平方向设置限位支架。

总管道采用1次或多次扩径；

分支管道可以在换热器出口阀之后到与主管道连接之前采用1次或多次扩径

本发明是通过以下技术方案来实现的：

由本发明提供的汽液两相流管道系统的布置决定换热设备布置方位、标高和分馏塔或闪蒸塔的进料口方位和标高。换热设备可以是1组，也可以是多组。所述汽液两相流管道系统由换热设备出口分支管道和与塔设备进料口相连接的总管道组成。

所述汽液两相流管道系统总管采用直管或不大于60度弯管与塔设备进料口相连接，根据管道内流体的流动相态需要，可以在弯管前或弯管后进行扩径。

所述总管道转弯之前轴向水平方向可设置限位支架，限制总管道水平方向在装置运行过程中出现震(晃)动现象。

所述汽液两相流管道系统分支管采用水平斜不大于60度接总管，或垂直斜不大于60度接总管道。

所述汽液两相流管道系统分支管起始于换热设备出口，1路1组换热设备，则1根分支管道，多路多组换热设备，则多根分支管道。1根分支管道与总管道的连接采用不大于60度弯管，多根分支管道与总管道的连接采用不大于60度斜插连接，也可以其中1根大的分支管道采用不大于60度弯管与总管道端部连接，其他分支管道采用不大于60度斜插连接。

所述汽液两相流管道系统分支管道与总管道的斜插连接可以是水平连接，或在总管道轴线所处竖直平面内向上或向下以不大于60度斜插连接。

所述汽液两相流管道系统分支管道自换热设备出口经90度弯头水平方向伸向总管道，换热设备出口的阀门可以布置在垂直管道上，也可以布置在水平管道上。在其下一次转弯之前，分支管道轴向水平方向设置限位支架，限制分支管道水平方向在装置运行过程中出现震(晃)动现象。

所述汽液两相流管道系统总管道可以采用1次或多次扩径，以满足两相流的流态要求；分支管道也可以在换热器出口阀之后到与主管道连接之前通过1次或多次扩径，以满足两相流的流态要求。

所述汽液两相流管道系统的分支管道可以在起始于换热设备出口布置垂直向上一段竖直管道，但这段垂直向上管道不宜超过其管径的10倍。

本发明的效果是：由汽液两相流管道系统的布置决定换热设备布置方位、标高和分馏塔或闪蒸塔的进料口方位和标高。分支管道水平方向斜不大于60度连接，或垂直向下或向上斜不大于60度连接总管道，总管道采用直管或不大于60度弯管连接塔设备进料口，减少分支管道垂直布置高度，最大不超过其管径的10倍，满足管道的热应力补偿要求，通过分支管道、总管道的恰当变径，满足汽液两相流体的流态要求，达到消除汽液两相流体管道的震(晃)动之目的。

附图说明

图1是本发明实施例1的一种汽液两相流管道系统，总管道采用直管直接与分馏塔进料口相连接，分支管道采用水平斜45度连接总管道。

图2是本发明实施例2的一种汽液两相流管道系统，总管道通过45度弯管连接塔设备进料口，分支管道向下斜45度连接总管道。

图3是本发明实施例3的一种汽液两相流管道系统，总管道通过45度弯管连接塔设备进料口，分支管道2向下斜45度连接总管道，分支管道1从下方经90弯管并通过大小头水平连接总管道。

附图标记说明：

1-1换热设备A出口；1-2换热设备B出口；1-3换热设备C出口；

2-1分支管道A；2-2分支管道B；2-3分支管道C；3总管道；

4分馏塔进料口；5-90°弯头(弯管)；6-45°弯头(弯管)；7大小头；

8限位支架；9竖直管；10-1a/10-2a/10-3a水平管；11-斜向下管道；12-斜向上管道

图中箭头代表物料的流动方向。

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，一种汽液两相流管道系统，连接于换热设备出口与分馏塔进料口4之间，由两个分支管道2-1/2-2和总管道3组成，其中两个分支管道的水平管10-1a/10-2a的轴线与总管道3的轴线处于同一平面内。

在分支管道A2-1一路，换热设备A出口1-1在竖直方向上经大小头7变径后，经过竖直管道9连接90°弯头5，经90°弯头5向总管道3方向转向后接水平管道10-1a，水平管道10-1a经过45°弯头6转向后再连接一水平管道，此后，分支管道2-1通过45°弯管6与总管道3端部连接；在分支管道B2-2一路，换热设备B出口1-2在竖直方向上经大小头变径，后经过竖直管道连接90°弯头，经90°弯头向总管道3方向转向后接水平管道10-2a，再经过一45°弯头转向后接水平管道，此后，分支管道2-2水平斜45°(斜向物流的流动方向)接总管道3。总管道3在远离分馏塔进料口的一端接分支管道A2-1后经大小头变径，之后经分支管道B2-2的斜插与分支管道B2-2连接，此后，总管道在水平方向上通过直管道与分馏塔进料口4连接。其中，分支管道2-1、2-2上各设置1个限位支架8用于限制管道水平方向在装置运行过程中出现震(晃)动现象；总管道3在接受分支管道2-1后设置1个限位支架用于限制管道水平方向在装置运行过程中出现震(晃)动现象；分支管道2-1、2-2竖直方向的直管高度不超过其管道直径的10倍，同时，满足管道的热应力补偿要求.

实施例2

如图2所示，一种汽液两相流管道系统，连接于换热设备出口1-1/1-2/1-3与分馏塔进料口4之间，由三个分支管道2-1/2-2/2-3和总管道3组成，其中三个分支管道的水平管10-1a/10-2a/10-3a的轴线形成的平面位于总管道3轴线所处水平面的上方。

在分支管道A2-1一路，换热设备出口A1-1接一竖直管道9向上，后经90°弯头向总管道3方向转向接水平管道10-1a，再经过90°弯头5转向至总管道3的上方，此后，斜45°向下接斜向下管道11(斜向物流的流动方向)，并经过大小头7变径，再经过一45°弯头6转向水平，在水平方向上与总管道3端部连接；在分支管道B2-2一路，换热设备出口B1-2接一竖直管道向上，后经90°弯头转向接水平管道10-2a，再经过90°弯头转向至主管道3的上方，此后斜45°向下(斜向物流的流动方向)接斜向下管道斜插接入总管道3；在分支管道C2-3一路，换热设备出口C1-3接一竖直管道向上，后经90°弯头转向接水平管道10-3a，再经过90°弯头转向至主管道3的上方，此后，斜45°向下(斜向物流的流动方向)接斜向下管道斜插接入总管道3。总管道3在远离分馏塔进料口的一端接分支管道2-1后经大小头7扩径，之后依次经分支管道2-2、2-3的斜插与分支管道2-2、2-3连接，此后，总管道3在水平方向连接45°弯头转向，通过短管与分馏塔进料口4连接。其中，分支管道2-1、2-2、2-3上各设置1个限位支架8用于限制管道水平方向在装置运行过程中出现震(晃)动现象；总管道3在接受支管道2-3的斜插后设置1个限位支架用于限制管道水平方向在装置运行过程中出现震(晃)动现象；分支管道2-1、2-2、2-3竖直方向的直管9高度不超过其管道直径的10倍，同时，满足管道的热应力补偿要求。

实施例3

如图3所示，一种汽液两相流管道系统，连接于换热设备出口1-1/1-2与分馏塔进料口4之间，由两个分支管道2-1/2-2和总管道3组成，分支管道2-1水平管10-1a的轴线所在水平面位于总管道3轴线所在水平面的下方，分支管道2-2水平管10-2a的轴线所在水平面位于总管道3轴线所在水平面的上方。

在分支管道A2-1一路，换热设备出口A1-1在竖直方向上经大小头7变径，后经过一竖直管道9，再经90°弯头5转向接水平管道10-1a，水平管道经过90°弯头转向后连接一斜45°向上直管12(斜向物流的流动方向)，直管与一45°弯头6连接后转向变为水平，与总管道3端部连接；在分支管道B2-2一路，换热设备出口B1-2在竖直方向上经大小头变径，后经过一竖直管道后经90°弯头转向接水平管道10-2a至总管道3的上方，再经过1个90°弯头转向向下，沿着物流的流动方向经过斜45°向下直管11接入总管道3。总管道3在远离分馏塔进料口4的一端先连接分支管道2-1，之后经过大小头7变径，接着经分支管道2-2的斜插与分支管道2-2连接，此后总管道在水平方向连接45°弯头转向，通过短管与分馏塔进料口4连接。其中，分支管道2-1、2-2上各设置1个限位支架8用于限制管道水平方向在装置运行过程中出现震(晃)动现象；总管道3在分支管道2-1和2-2接入后分别设置1个限位支架用于限制管道水平方向在装置运行过程中出现震(晃)动现象；分支管道2-1、2-2竖直方向的直管高度不超过其管道直径的10倍，以满足管道的热应力补偿要求。

Claims (4)

1.一种汽液两相流管道系统，连接于换热设备出口与分馏塔或闪蒸塔进料口之间，由分支管道和总管道组成；其特征在于：

总管道采用直管或不大于60度弯管连接于分馏塔或闪蒸塔进料口；

分支管道起始于换热设备出口，通过垂直向上的竖直管道提升分支管道的高度，再接90度弯头水平转向总管道；

分支管道在总管道轴线所处竖直平面内向上或向下斜插连接总管道，分支管道与总管道的连接夹角不大于60度；

总管道转弯之前轴向水平方向设置限位支架；

分支管道在转弯之前轴向水平方向设置限位支架。

2.如权利要求1所述的汽液两相流管道系统，其特征在于：

分支管道尾部采用90度的转弯弯头，自总管道上方或下方以不大于60度的夹角斜插连接总管道。

3.如权利要求1所述的汽液两相流管道系统，其特征在于：

所述竖直管道长度不超过其管径的10倍。

4.如权利要求1所述的汽液两相流管道系统，其特征在于：

总管道采用1次或多次扩径；

分支管道在换热器出口阀之后到与主管道连接之前采用1次或多次扩径。