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兰州石化公司炼油厂
120万吨/年柴油加氢精制装置
设备部分
编写:张建明
李兰生
目录
前言 3
第一章编写依据 4
第二章电力系统 4
第一节电网现状 4
第二节四川洪雅花溪电力有限公司及相关电网概况 5
第三节电网规划及接入方案提出 9
第四节变电站接入系统方案 9
第五节变电站建设的必要性、可行性、合理性 10
第三章变电部分 13
第一节站址选择 13
第二节建设规模 17
第三节设计水平年及系统阻抗等参数 18
第四节变压器容量选择 20
第五节主要原则 20
第六节施工用水、用电、通信 21
第七节电气主结线及设备选择 21
第八节电气二次 23
第九节调度自动化 27
第十节站用电、图像监视及安全警卫、火灾探测报警 28
第十一节防雷接地 29
第四章土建部分 30
第一节概述 30
第二节变电站总平面及竖向布置 33
第三节变电站道路及大件运输 34
第四节变电站建、构筑物 35
第五节防雷 39
第五章水工部分及消防 40
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第一节站区给排水 40
第二节消防 40
第六章环境保护和劳动安全卫生 41
第一节环境保护措施 41
第二节劳动安全卫生措施 41
第七章接入线路部分 43
第一节概述 43
第二节设计执行标准 43
第三节设计遵循的主要法律、法规 44
第四节设计指导思想 44
第五节线路路径 44
第六节气象条件 51
第七节机电部分 53
第八节导线换位 59
第九节杆塔与基础 59
第十节电缆设计主要原则 63
第十一节系统通信部分 66
第十二节环境保护和劳动安全 67
第十三节能措施分析 69
第十四节对环境影响评价及措施 71
第十五节“两型三新”的应用情况 72
第八章通信部分 74
第九章投资估算及经济评价 77
第十章结论 78
第十一章附件、附图 79
1
§1概述
120万吨/年柴油加氢精制,由中石化洛阳石化工程公司(LPC)设计。装置设备选型采用国产和进口相结合,选用技术先进、质量可靠、性能价格等比较好的产品,节省投资并考虑今后技术上的进一步改造与发展。
装置中采用进口的设备有:柴油加氢精制装置联合压缩机组C-1101A/B(2台)、高压注水泵P1102A/B(2台)、部分工艺阀门、关键仪表等。
设备具体情况介绍如下。
设备概况
表1-1装置设备数量
120万吨/年柴油加氢精制装置
反应器(R)
1台
塔器(T)
3台
容器(V)
20台
加热炉(F)
1座
换热器(E)
16台
空冷器(A)
11片
过滤器(FI)
3列
泵(P)
27台
压缩机(C)
2台
风机
1台
其它工艺设备
12台套
总计
94台套
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设备位号简介
设备代号:
设备名称
设备代号
反应器
R
压缩机
C
加热炉
F
塔类
T
冷换设备
E
空冷器
A
容器
V
泵
P
过滤器
SR
喷射器、抽空器
EJ
消音器
SIL
安全阀
SV
取样点
SC
流量孔板
RO
设备位号:
设备位号由设备代号后缀4位数字组成:
主要设备情况简介
加氢反应器
120万吨/年柴油加氢精制共有1台反应器,位号为R-1101,设计和操作参数见附表。由于介质含有H2、H2S及油气,为了抗氢及抗H2S的需要,反应器的材料选用12Cr2Mo1R,内表面双层堆焊TP309L+TP347。R-1101壁厚较小,采用板焊结构,内壁有堆焊层。反应器入口设液体分配器,中间设有催化剂支持盘,分配盘及冷氢盘,底部设有出口收集器,所有内件材料均采用不锈钢。
高压换热器
1
120万吨/年柴油加氢精制有4台高压换热器,位号分别为E-1101、E-1102、E-1103A/B,由于E-1101为高压换热器在高温、高压、临氢及硫化氢介质的条件下操作,壳体材料采用15CrMoR+0Cr18Ni10Ti,管束采用0Cr18Ni10Ti不锈钢。其余几台换热器相应操作条件要缓和一些。
3)高压容器
柴油加氢精制装置20台。20台中有6台容器(即1台冷高压分离器V-1102;1台循环氢压缩机入口聚结器V-1108;和4台新氢压缩机入口分液罐V-1107A/B、V-1121A/B)在高压低温湿硫化氢条件下操作,在这种工况下会产生湿硫化氢应力腐蚀,均采用抗H2S应力腐蚀材料,S、P含量非常低,综合机械性能比较好。
塔器
柴油加氢精制装置共有3台塔设备,即脱硫化氢气体塔(T1101)、产品分馏塔(T1102)、干气脱硫塔(T1103)。
高压空冷器
柴油加氢精制装置4台13片,位号A-1101A~D、A-1102、A-1103A~D、A-1101A~B。其操作介质中含有油气、H2、H2S及水,且在高压低温湿硫化氢条件下操作,因此管箱选用20R抗H2S应力腐蚀材料。装置高压空冷器采用丝堵式管箱结构形式。管束入口内衬600mm长度的316L管以防止腐蚀。
联合压缩机组:
加氢精制装置2台,位号为C-1101A/B,一开一备。采用新氢端3级压缩,循环端一级压缩,采用英国PBL公司产品。
新氢压缩机输送介质含氢量96vol%(设计值),(G),采用6000V增安型无刷励磁同步电机驱动,新氢端额定气量17000Nm3/h,循环端额定气量73000Nm3/h。
2台机组气缸和填料采用一台公用封闭式软化水站强制冷却。机组中间冷却器、润滑油冷却器及电机冷却采用循环水冷却。
2
C1101A/B机组所需辅机设备及一次仪表、二次仪表随机采购,采用PLC控制显示;二次仪表全部引入DCS综合控制系统。
多级高压泵
柴油加氢精制装置中的反应进料泵P-1101A/B/C、流量大、扬程高、工作条件苛刻。这3台泵在装置中也是非常关键的设备。P1101A/B级数10级,效率约76%,工质为催化柴油,两台泵公用一台油站,由沈阳水泵厂出品。P1101C级数8级,效率78%,工艺介质为催化柴油,单独由一台油站供润滑油强制润滑,由兰炼机械厂出品。
加热炉
柴油加氢精制装置设1座加热炉,即反应进料加热炉F-1101。
F-1101加热炉热负荷为12MW。炉底设有12台附墙式扁平焰气体燃烧器,工艺介质先经对流室两排遮蔽管再进入辐射室加热至工艺所需温度。辐射盘管采用单排垂直管双面辐射布置,其目的在于保证管内两相流动能达到理想的流型,并且使得管外热强度和管壁温度较为均匀,提高管材利用率。对流盘管除二排遮蔽管采用光管外,其余对流管均为翅片管。由于管内被加热介质为H2+油,且含H2S,操作温度、压力较高,所以加氢精制装置的F-1101辐射炉管采用ASTMA312TP347,4管程,国外采购。
为了有效利用加热炉热量,F-1101对流室安排翅片管预热分馏塔进料介质,该部分翅片管的材质为20#钢,翅片材质为碳钢。
加热炉设有加热炉余热回收系统,均采用顶置式热管空气预热器回收烟气余热,并设有鼓风机。
§2加氢反应器
反应器是加氢反应进行脱硫、脱氮、脱氧、脱金属,对油品加氢的场所,是装置的关键设备,工作条件苛刻,制造困难,价格昂贵。加氢反应器的特点为:多层绝热、中间氢冷、挥发组分携热和大量氢气循环的三相反应器。根据介质的流动性质划分,它属于滴流床反应器,根据介质是否直接接触金属器壁,分为冷壁式反应器和热壁反应器两种结构。120万吨/年柴油加氢精制的反应器为热壁式结构。
3
加氢反应器应具备条件:
有良好的反应性能。
液固两相有充分良好的接触,保持催化剂内外表面有足够的润湿效率,以使催化剂活性得到充分发挥,系统反应热能及时有效地导出反应区。尽量降低温升幅度与保持反应器径向床层温度的均匀。
反应器内部的压力降不致过大,以减少循环氢压缩机的负荷,节省能源。
§
反应器内构件
反应器内部构件的主要目的是达到气液均匀分布。R-1101反应器内构件包括:入口扩散器、气液分配盘、催化剂支持盘、急冷氢箱及再分配盘、出口集合器等。
入口扩散器
它置于反应器顶部,起到初步分配和缓冲进料的作用。
气液分配盘
气液分配盘有两种结构,即溢流管分配盘和和泡帽分配盘,泡帽分配盘较常用。使用泡帽分配盘时,由于液体被气流携带通过泡帽的降液管,控制适当的气液流速可使泡帽降液管出口气液流处于喷射流型。泡帽齿缝的高度和宽度对液体的均匀分布都至关重要。这种分配盘使整个床面液相分配,不论气相、液相负荷如何变化,分配盘上的液面会自动调节,不会出现断流、液泛而影响操作。泡帽式分配结构可以获得床层界面温差≯1℃的效果。
催化剂支持盘
催化剂支承盘由T形梁、格栅、金属网组成。T形梁及筒体支持圈凸台的强度设计载荷,除考虑构件本身重量外,还要考虑流体净阻力降、床层上部结垢之后增加的阻力降、催化剂及其内储液体的质量、反向急冷增加的压降和紧急放空时流速增加产生的阻力降。在格栅上面焊接几层不同网目数的不锈钢丝网(根据催化剂颗粒大小而定),起到支承催化剂的作用。格栅上还开有催化剂连通管。
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冷氢箱、飞溅盘与再分配盘
冷氢箱与再分配盘置于两个固定床层之间。在冷氢箱中打入急冷氢,是为了导出加氢反应放出的反应热,控制反应物温度不超过规定值。冷氢管喷出的氢气流与上床层来的反应物初步混合后进入冷氢箱,在此进行均匀混合。冷氢箱底部是均布开孔的喷液塔盘,气液两相均匀喷射到下层的再分配盘上,再分配盘与顶分配盘结构一样,起到对下床层截面均匀分配的作用。有些设计自催化剂支持盘到再分配盘之间设置几个连通管,内填充瓷球,卸催化剂只要打开底封头上的卸料口,就可以卸出全部催化剂。
底部出口收集器
底部出口收集器的作用是支承催化剂,疏导反应物料,使催化剂颗粒不流入下游。
热电偶套管
采用套管热电偶,即铠装热电偶。在测量截面上间隔120°布置3根。
反应器筒体
反应器筒体是由带***兰的上头盖、筒体和下封头组成,上头盖兼作人孔,密封采用八角垫密封。筒体制造分板焊结构与锻焊结构,大型和厚壁的反应器发展趋于锻焊结构。
§
由于反应系统条件苛刻,加氢反应系统的材质选择要满足高温、高压、临氢及含有H2S等要求。材质选用除满足强度条件外,还需考虑氢脆、氢腐蚀、硫化氢腐蚀、铬钼钢的回火脆化、硫化物应力腐蚀开裂和奥氏体不锈钢堆焊层剥离现象等因素。
高温高压临氢反应器在使用条件下,金属筒体材料会吸收大量的氢,每当停工时,随着温度降低,溶解氢逐渐析出,少量在有缺陷的部位聚积。因此停工时冷却速度不能太快,使钢中吸藏的氢尽可能释放出来。
加氢精制装置的反应器材料均选择了抗氢性能很好的12Cr2Mo1R钢。它具有良好的抗氢腐蚀性和较高的蠕变强度,内表面双层堆焊奥氏体不锈钢,过渡层309L、表层347。
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§3加热炉
热量传递的基本方式有三种:导热、对流和热辐射。它们往往同时发生,但在不同的场合又占有不同的地位,热辐射的规律与导热和对流有着根本的区别。加热炉就是一种通过对流和辐射把热量传导给工艺介质的设备。
加热炉是管式加热炉的简称,是一种火力加热设备。利用燃料在炉膛内燃烧时产生的高温火焰与烟气作为热源,加热在炉管中高速流动的介质,使其达到工艺规定的温度,以供给介质在进行分馏、裂解或反应等加工过程中所需要的热量,保证生产正常进行,是石油化工装置的主要设备之一。
管式加热炉中消耗的燃料量,其费用约占操作费用的60-70%。因此,炉子热效率的高低与节约燃料,降低成本有极密切的关系。
管式加热炉的分类和主要工艺指标
加热炉的发展有一个从简单到复杂,从热效率低走向热效率高,从不安全到安全的逐步完善的漫长历程。经过人们的不断探索,总结经验,在原来的主要部件如燃烧器,炉管,炉体及烟囱的基础上,增加了炉体保温,防爆门,空气预热器系统等部件以提高炉子热效率和安全操作的可靠性。
管式加热炉的类型很多。如按用途分有纯加热炉和加热-发应炉。前者如常压炉、减压炉,原料在管内只起到加热(包括汽化)的作用;后者如裂解炉、焦化炉,原料在炉内不仅被加热,同时还应保证有一定的停留时间进行裂解或焦化反应。按炉内进行传热的主要方式分类,管式炉有纯对流式、辐射-对流式和辐射式。根据炉型结构的不同,管式炉又分为箱式炉、立式炉和圆筒炉等。
常见的几种炉型对比见下表:
表1各种炉型比较
项目
斜顶炉
立式炉
圆筒炉
无焰炉
燃料
燃料油、燃料气
燃料油、燃料气
燃料油、燃料气
高压燃料气
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