賀建賓

（陜西省洛川縣交口河鎮(zhèn)延安煉油廠，陜西延安 727406）

0 引言

常壓蒸餾裝置閃蒸塔進(jìn)料管道因其氣液兩相流的特性經(jīng)常出現(xiàn)振動。針對這一問題，結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)過程遇到的問題，對常壓閃蒸塔進(jìn)料管道避免振動的配管設(shè)計(jì)優(yōu)化方案。

1 設(shè)備概述

300萬t/年常壓裝置設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模為9000 t/d，平均年開工時(shí)間為8000 h。自2006年以來，實(shí)際加工量一直在10 000 t/d左右。閃蒸塔進(jìn)料線（介質(zhì)為脫鹽油）經(jīng)過E-1116/1.2脫鹽油—常底油換熱器到閃蒸塔進(jìn)料口，進(jìn)料溫度，壓力1.24 MPa左右，管線尺寸DN450 mm，管道彎頭和與閥門連接的立管區(qū)域，振動劇烈，振幅最大可達(dá)。

圖1 常壓閃蒸塔進(jìn)料線改造前簡易流程

2 前期處理情況

前期針對閃蒸塔進(jìn)料管線振動幅度加大的問題，對閃蒸塔進(jìn)料線更換及加固改造,在水平進(jìn)料管線增加了彈簧支座，進(jìn)料管線垂直段增加了DN450 PN4.0閘閥員臺。2015年5月1日開工后，管線振動幅度減小，其中振幅最大的中部彎頭處，從原來下降到5 mm左右。

圖2 常壓閃蒸塔進(jìn)料線前期加固點(diǎn)示意

2015年11月份，裝置加工量提至10 000 t/d左右，閃蒸塔進(jìn)料線振動有所加大，尤其是12月29日，由于300萬t/年常壓裝置再次提加工量至10 200 t/d，振動幅度更加明顯，中部彎頭振幅最大達(dá)到22 mm，車間監(jiān)護(hù)運(yùn)行。

2016年1月13日，施工單位對閃蒸塔進(jìn)料線彈簧支座進(jìn)行調(diào)整，對支座的龍門架進(jìn)行加固，振幅減小，最大平均振幅4～5 mm。

2016年3月，振動再次逐漸增大，經(jīng)過設(shè)計(jì)增加垂直段管路約束，在閃蒸塔進(jìn)料閥下部，振動產(chǎn)生的方向布置減振器。減振器布置以不對正常熱膨脹產(chǎn)生影響，而只對振動產(chǎn)生進(jìn)行約束為原則，所以在立管平臺上方布置4個(gè)減振器。5月20日，安裝調(diào)試后，進(jìn)料線振速由原來的降至10 mm/s以下，振幅降至2 mm左右，效果明顯，但未從根本上解決閃蒸塔進(jìn)料振動問題。

通過前期的彈簧支座、減振器的使用、調(diào)整，閃蒸塔進(jìn)料線振動的幅度有所降低，但隨著生產(chǎn)加工量的變化、彈簧支座疲勞等原因，管線振動有出現(xiàn)反復(fù)變大現(xiàn)象，并沒有徹底解決進(jìn)料線振動的問題。

3 原因分析

充液管道系統(tǒng)的振動是一種機(jī)械振動。引起管道振動的因素也很復(fù)雜，一般可歸結(jié)為以下4個(gè)：①管道系統(tǒng)液體流動狀態(tài)突然改變，出現(xiàn)液壓沖擊，使管道產(chǎn)生振動；②液體流經(jīng)節(jié)流處，將出現(xiàn)空穴現(xiàn)象，至使管道產(chǎn)生振動；③管內(nèi)流體流動速度過快、流型不合理及管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與配置不合理，導(dǎo)致管線出現(xiàn)振動；④管道系統(tǒng)根據(jù)配置情況、支撐的類型和位置也含有一些列的固有頻率，當(dāng)激發(fā)頻率與某階段固有頻率相等或接近時(shí)便發(fā)生管道的機(jī)械振動。

通過對前期對該管線振動處理情況分析認(rèn)為，由于裝置加工原油為混合原油，其API值（表示石油及石油產(chǎn)品密度的一種量度，API度愈大，相對密度愈?。?6.3，20時(shí)原油密度0.839 g/cm3，原油較輕，裝置采用閃蒸塔流程，使脫后原油經(jīng)換熱后在閃蒸塔進(jìn)料管線處，處于氣液兩相狀態(tài)，會引起管線振動。原油經(jīng)過E-1116（脫鹽油—常重二換熱器）換熱至220，0.87 MPa時(shí)的氣化率為2.3%，垂直管道內(nèi)流型為柱狀流（塊狀流），該流型在進(jìn)料線的彎頭、變徑等處會產(chǎn)生較大的激振力，引起管道振動（圖3）。該閃蒸塔進(jìn)料線管道從換熱器出口至閃蒸塔共有8個(gè)彎頭和1個(gè)彎頭，加劇管道振動。

圖3 兩相流水平管道流型

4 改進(jìn)措施

（1）管線優(yōu)化。對原閃蒸塔進(jìn)料主管線及相關(guān)換熱器的管線進(jìn)行調(diào)整：進(jìn)料主管線由原 DN450改為DN500；增加脫鹽油——常重（二）（E-1116/1，2）換熱器管殼程之間管線，管程管線為DN400；脫鹽油——常三線（一）（E-1115）至脫鹽油——常重(二）（E-1116/1，2）管程入口的管線管徑不變，仍為 DN350，由于換熱器（E-1116/1，2）不重疊，該管線布置相應(yīng)調(diào)整，減少彎頭數(shù)量，且加裝彈簧支（吊）架等。

（2）設(shè)備修改及調(diào)整：①對原重疊布置的2臺脫鹽油——常重（二）換熱器（E-1116/1,2）），進(jìn)行拆分，分開布置（E-1116/1在上部13 m平臺）；②更換2臺換熱器的管箱部分、修改換熱器的管程出口咀，修改閃蒸塔進(jìn)料管口；③更換換熱器管箱，將E-1116/2出口法蘭改為 DN400，E-1116/1入口法蘭改為DN400出口法蘭改為DN450（圖4、圖5）。

圖4 改造前閃蒸塔進(jìn)料線

圖5 改造后閃蒸塔進(jìn)料線

（3）儀表部分。閃蒸塔進(jìn)料線修改，該主管線及相關(guān)換熱器出口管線的溫度指示、壓力計(jì)及熱電偶等相應(yīng)更換。

（4）結(jié)構(gòu)部分。對脫鹽油—常重（二）換熱器（E-1116/1,2）及脫鹽油—常三線（一）換熱器（E-1115）的基礎(chǔ)進(jìn)行加固。

2017年3月，300萬t/年裝置大修期間，按照改造方案組織施工改造。4月2日正常投產(chǎn)后，閃蒸塔進(jìn)料線振動基本消失，無明顯振動，但閃蒸塔框架及冷換框架平臺略有振感，待后期持續(xù)觀察。

5 結(jié)束語

300萬t/年常壓裝置閃蒸塔進(jìn)料線振動問題困擾車間多年。根據(jù)設(shè)備振動部位和原油物理性質(zhì)，認(rèn)為換熱后高溫原油在管線不同位置以氣液兩相或者柱狀流狀態(tài)流動而導(dǎo)致管線振動。將閃蒸塔進(jìn)料管線由DN450優(yōu)化為DN500、對現(xiàn)有重疊設(shè)備進(jìn)行拆分布置、優(yōu)化管路布置等方法，可以有效改善閃蒸塔進(jìn)料振動問題。通過施工改造后 ，進(jìn)料管線振動現(xiàn)象基本消失。