重交沥青装置管道统筹伴热设计方法

孙小禄，王玉斌，王俊美

(海工英派尔工程有限公司,山东 青岛 266101)

重交沥青装置管道统筹伴热设计方法

孙小禄，王玉斌，王俊美

(海工英派尔工程有限公司,山东青岛266101)

依据笔者多年的设计经验，对重交沥青装置伴热设计方法进行了创新。新的统筹伴热设计方法从管道保温层厚度计算、伴热管管径和最大有效伴热长度的选择、蒸汽分配站和疏水站的统筹考虑及伴热管道的设计要点等几个方面出发,介绍装置统筹伴热设计方法。该方法设计简便、图表结合、系统考虑周全，极大的提高了设计人员工作效率。采用该种设计方法设计的图纸对于施工单位也具有施工方便、不易遗漏的特点。类似装置伴热设计可以采用此种设计方法。

重交沥青装置；伴热设计；设计方法；设计效率

重交沥青装置一般是常减压装置、减粘装置或氧化沥青装置的联合装置，此类联合装置具有流程复杂、伴热管线众多、操作工况多、开停工频繁等特点。作为重交沥青装置中不可缺少的一部分，管道伴热设计的工作原理是通过伴热媒介散发一定的热量，直接或间接地热交换补充被伴热管道的热损失，达到防止管内介质冻结、凝固、组分分离、结晶、气体冷凝等目的。

蒸汽伴热是重交沥青装置最常用的伴热方式，具有投资费用少、可靠性高、安全性好等优点。目前，大多数装置由于详细设计周期的严重压缩导致管道伴热设计在实际工程中未得到足够的重视，很少能达到统筹优化的目的。随着国家对节能减排的日益重视，优化管道伴热设计对方便施工与操作，减少后期运营成本、实现装置的“长、满、安、稳、优”运行起到有力的保证。

本文结合笔者多年的设计经验，对重交沥青装置管道伴热设计进行优化创新、归纳总结，以期为该类装置的伴热设计提供参考，提高伴热管道的设计效率。

1 装置统筹伴热设计的必要性和优势

装置管道伴热设计的必要性[1]：1)防止管道水的冻结；2)维持泵输送油品的低黏度；3)避免燃料气的冷凝及其所导致的不正常燃烧；4)防止管送天然气里的湿气冷凝；5)防止调节阀组、备用泵的冻结；6)消除湿气冷凝引起的管道硫化氢腐蚀等[1]。

重交沥青装置的管道设计一般按分区协作共同完成，但因该类装置需伴热管线众多，往往需单独成立一个专区统筹完成装置的伴热设计。装置统筹伴热设计的优势主要有：1)统筹规划装置内伴热方案以实现伴热管热量的充分利用，减少伴热管的使用长度；2)将工艺管道按伴热需求分类，优化管道布置，实现蒸汽站和疏水站的统筹利用，达到提高伴热效率、节能降耗的目的。

2 蒸汽统筹伴热设计示例

以某重交沥青装置原油进料管线(被伴热管)为示例介绍蒸汽统筹伴热设计方法，见图1。

脱前原油(管线号P-1001，管径DN250，)自装置界区外来，经换热器E-1101～E-1109换热后进入后续电脱盐工段。

图1 某重交沥青装置脱前原油换热流程示意图

2.1 确定最大允许的有效伴热长度

表1 蒸汽伴热管最大允许有效伴热长度[3]

根据伴热管直径(DN20)和伴热蒸汽压力(P=1.0MPa)查表1，确定最大允许有效伴热长度为90m，因此统筹伴热确定的蒸汽分配站和疏水站的伴热管线距离不能超过90m(伴热蒸汽凝结水不回收的情况，最大允许有效伴热长度可延长20%)。

2.2 统筹考虑蒸汽分配站和疏水站

1)依据工艺装置设备布置图、各分区工艺配管设计图及蒸汽伴热管最大允许有效长度合理设置给汽点和疏水点，统筹考虑蒸汽分配站和疏水站，汇总得工艺管道伴热表2。

表2 重交沥青装置伴热部分工艺管道统筹伴热表

备注：S为给汽点数量，S≥16，宜设立2个或2个以上蒸汽分配站；w为疏水点数量，w≥16，宜设立2个或2个以上疏水站，疏水站应预留1～2个备用接头。

2)蒸汽分配站的设置可从主蒸汽管道顶部引出后，在适当位置集中设置，以尽量减少从主蒸汽管道引出分支管；疏水站设置应尽量保证不超过伴热管有效伴热长度、回水集中、便于操作与支撑等。依据如上原则，疏水站一般在管架附近，详见图2。

图2 重交沥青装置工艺管道伴热示意图

2.3 伴热管道的设计要点[4，8]

图3 集中疏水系统安装示意图

图4 集中给汽点安装示意图

伴热管道的设计区别于一般管道设计的要点主要有：1)每根伴管宜单独设疏水阀，不宜与其他伴管合并疏水；2)为防止蒸汽窜入凝结水管网使系统背压升高，疏水阀组不宜设置旁路阀；3)被伴管为水平敷设时，伴管应安装在被伴管下方下侧或两侧，垂直敷设时，伴管等于或多于3根时宜围绕被伴管均匀敷设，见图3、图4；4)密闭凝结水系统中，凝结水返回管宜顺介质流向45斜接在凝结水回收总管的顶部，见图5。5)在3m半径范围内，如果有三个或者三个以上的给汽点及疏水点时，应设置蒸汽分配站和疏水站。

图5 凝结水回收安装示意图

3 结论

当前石化行业快速发展的大背景下，紧张的设计周期制约了伴热方案的设计优化，鉴于装置伴热成本是后期运营成本中不可缺少的一部分，因此蒸汽伴热方案的合理优化十分必要。新的统筹伴热设计方法节能效果显著、设计简便、图表结合、系统考虑周全，极大的提高了设计人员的工作效率。采用改种设计方法设计的图纸对于施工单位也具有施工方便、不易遗漏的特点。类似装置伴热设计可以采用此种设计方法。

[1] 张德姜，王怀义，刘绍叶，等.石油化工装置工艺管道安装设计手册[M].北京：中国石化出版社，2014.

[2] 田玉江，王照亮，李晓升.原油管道伴热工艺热力分析[J].工业加热，2012，41(3):39-40.

[3] 祝 芳，吴祯祥，李素芬，等.油管蒸汽伴热建模及模拟分析[J].节能，2005(11)：17-18.

[4] 武 蕊，高少峰.浅谈化工工艺装置的伴热设计[J].天津化工，2012，26(3):61-62.

[5] 张国明，徐仁飞，王 建，等.伴热介质的优化及合理选用[J].石油石化节能，2012，21(3):52-56.

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[7] 张 茵.石化企业输送沥青管道伴热方式的探讨[J].广州化工，2014, 42(16)：122-124.

[8] 田玉江，王照亮，李晓升. 原油管道伴热工艺热力分析[J].工业加热, 2012, 41(1): 39-41.

(本文文献格式：孙小禄，王玉斌，王俊美，等.重交沥青装置管道统筹伴热设计方法[J].山东化工，2017，46(16)：153-154，157.)

Tracing Pipeline Design for Heavy-Traffic Asphalt Plant

Sun Xiaolu,Wang Yubin,Wang Junmei

(COOEC-ENPAL Co.,Ltd.，Qingdao 266061,China)

Based on rich practical experience of the author, new tracing pipeline design method was introduced in Heavy-Traffic Asphalt Plant. The new method was introduced for calculation of pipe insulation layer thickness, selection of pipe diameter and the maximum effective heating, overall consideration of the steam distribution station and hydrophobic station and design factors. With the advantage of energy saving, table and chart combined, the new method greatly improves the design efficiency. By adopting the convenient method by, the plant tracing pipeline is not easy omission. Similar plant can be designed using this kind of design method.

heavy-traffic asphalt plant；heating tracing design;design method;design

TE626.8+6；TE832.3+42

：A

：1008-021X(2017)16-0153-02

2017-06-01

孙小禄(1985—)，山东烟台人，学士，工程师，主要从事炼油装置设计。