炼油设备基础知识

炼油设备基础知识

绪论

一、炼油工艺对设备的基本要求

在炼油生产中，工艺是龙头，设备是为工艺服务的。随着工艺的改进和新工艺的出现，对设备提出了新的、更高的要求，促进了设备的发展，而设计合理、性能优良的设备又为先进的工艺过程的实现提供了保证。不同的工艺所使用的设备不同，对设备的要求也不尽相同，但概括而言有如下几方面要求。

(一)满足工艺要求

设备是为工艺服务的，所以首先应满足工艺所提出的各项要求。如流体输送设备应能按要求输送工艺需要的流体，反应设备应能在规定的温度、压力、浓度等条件下进行所需要的化学反应、且反应率及反应速度达到工艺要求，传质设备应能将处于混合状态的物料实施分离、并达到工艺要求的分离效果和处理能力，换热设备应能在规定的流量和温度条件下实施规定的热量交换等。

(二)安全可靠地运行

炼油生产的原料、产品及使用的催化剂、添加剂，大多都是易燃、易爆、有毒及腐蚀性的物质，而且生产过程一般都是在一定的压力、温度甚至于高温、高压下进行的，一旦发生事故仅设备本身遭到破坏，往往还会诱发一连串恶性事故，造成重大人身伤亡和经济损失，所以生产的安全性尤为重要。

为了确保设备安全可靠运行，首先要求其具有足够的强度、刚度和良好的密封性。强度是指设备在载荷作用下抵抗破坏的能力，每台设备不论壳体或部件，都应该有足够的强度以保证正常操作和人员安全。刚度是指设备在载荷作用下抵抗变形的能力，刚度不足同样也会使设备丧失工作能力，如在减压下操作的设备若刚度(稳定性)不足，将由于失稳(失去原有形状)而不能正常工作；密封性对炼油设备来说也是非常重要的，易燃、易爆、有毒性及强腐蚀的介质若泄漏出来，不仅给环境带来严重污染。使人员的健康受到严重的损害，而且还可能引发火灾、爆炸等恶性事故；对于真空设备，若密封不严漏进空气，破坏了真空，也是不允许的。所以要求设备在操作时应该严密不漏。

保证设备安全可靠运行除了对设备本身的要求外，还需从使用和日常操作方面着手。配备合格的操作人员和具有相关知识及技能的管理人员，严格执行操作规程、加强日常维护，按有关规定对设备主体以及安全附件定期进行检查和维修，及时发现和消除不安全因素。 (三)结构简单、造价低廉、操作维护方便

设备的投入费用在炼油厂中占有很大的比重，在满足工艺要求和安全运行的前提下，设备的结构要简单，尽量采用标准型号和通用零部件，以降低设备的制造成本。另外还要求设备具有良好的运转性能，自动化程度高且易于操作维护。

二、炼油设备的类型

按作用，炼油设备大致分可为流体输送设备、加热设备、换热设备、传质设备、反应设备及储存设备等几种类型。

(一)流体输送设备

流体输送设备的作用是将各种介质从一个设备输送到另一个设备，或者使其压力升高以满足炼油工艺的要求。包括各种泵、压缩机、鼓风机以及与其配套的管线和阀门等。

(二)加热设备

将油品加热到一定的温度，使其汽化或为油品进行反应提供热量的设备称为加热设备。炼厂中通常采用的是管式加热炉，它是一种火力加热设备，按结构有圆筒炉、立式炉、及斜顶炉等。炼厂中应用较多的是圆筒炉。

(三)换热设备

将热量从高温流体传给低温流体，以达到加热、冷凝、冷却油品，并从中回收热量、节约燃料的设备称为换热设备。换热设备的种类很多，按其使用目的有加热器、换热器、冷凝器、冷却器及再沸器等；按换热方式可分为直接混合式、蓄热式和间壁式。在炼油厂中，应用最多的是各种间壁式换热设备。

(四)传质设备

传质设备的作用是利用介质之间的某些物理性质不同，如沸点、密度、溶解度等，将处于混合状态的物质中的某些组分分离出来。这类设备大多都呈细而高的塔状，所以通常也叫塔设备，如精馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔等。按结构，塔设备可分为板式塔和填料塔，其中板式塔应用较多。

(五)反应设备

反应设备的作用是完成一定的化学和物理反应。其中化学反应是起主导和决定作用的、物理过程是辅助的或伴生的。反应设备在炼油厂的应用也是很多的，如催化裂化、催化重整、加氢裂化、加氢精制等装置，都要采用不同类型的反应器。

(六)储存设备

用于储存各种油品、石油气及其他液体或气体物料的设备称为储存设备或储罐。按其结构特征有立式储罐、卧式储罐及球形储罐等。

上述各种设备中有的主要用于炼油、化工类生产装置，如加热炉、反应设备、塔设备、换热设备等叫做工艺设备；有些则不仅可用于炼油、化工生产中，还可用于其他方面，如各种泵、压缩机、风机包括阀门等叫做通用设备。

第三章管道与阀门

第一节管道

一、管道的分类

(一)管道的类型

炼油厂的介质种类繁多，各类介质的特性不同，在管路中的状态、温度、压力也不尽相同。按不同的分类方法，管道有不同的类型。分类的目的在于便于合理设计、安装、检修和管理。

根据管路中介质压力的高低可将管道分为高压、中压、低压及真空管道，见表3—1。

表3—1管道按压力分级

《工业金属管道工程施工及验收规范》(GB50235-97)，由管道的使用压力、温度、介质及材质等因素综合考虑将管道分为五类，见表3—2。

表3—2管道的综合分类

剧毒介质及穿越铁路、公路干线，重要桥梁，住宅区及工厂重要设施的甲、乙类火灾危险物质和有毒物质的管道的穿越部分按I类管道考虑；石油气(包括液态烃)和氢气的管道至少按Ⅲ类管道考虑；甲、乙类火灾危险物质、有毒物质和具有腐蚀性的介质以及难以修理、检查、更换或对生产起重要作用的管道均应升高一个类别。

这里所说剧毒介质是指进人人体50g，即会引起肌体严重损伤或致死作用的介质，如氢氟酸、氢氰酸等；有毒介质是指进人人体量大于等于50g，即可引起人体正常功能损伤的介质，如二氧化硫、氨、一氧化碳等；甲、乙类火灾危险物质按YHS-78《炼油化工企业设计防火规定》查取。

炼油、石油化工管道输送的介质一般都是易燃、可燃性介质，有些物料属于剧毒介质，这类管道即使压力很低，但一旦发生泄漏或损坏后果是很严重的，因此对这类管道不仅要考虑温度和压力的影响，还要考虑介质性质的影响；原石油化工总公司颁布的《石油化工剧毒、易燃、可燃介质管道施工及验收规范》(SHJ501—85)，根据被输送介质的温度、闪点、爆炸下限、毒性及管道的设计压力将石油化工管道分为A、B、C三级，见表3—3。

不同级别的管道，其设计、制造、安装、使用、检验和修理改造的要求也不同。

(二)炼油厂常用管材

1.钢管钢管按制造方法有无缝钢管、有缝钢管和螺旋钢管三种。无缝钢管有冷拔和热轧两种，适用于输送各种油品、石油气、蒸汽、水、风和浓度98％的硫酸等，常用材料有碳钢、合金钢和不锈钢等；有缝钢管分为镀锌管(白铁管)和不镀锌管(黑铁管)两种，适用于水、煤气、空气、低压蒸汽(p≤1．6MPa)、碱液等的输送，使用温度O～200℃，常用材料为Q235-AF；螺旋钢管适用于公称直径大于250mm，压力1.6～4.0MPa，温度小于等于300℃的大型输油、输气管道，常用材料为Q235-AF、Q235-A、16Mn等。

2．铸铁管铸铁管耐腐蚀性好，多用于埋置地下的上、下水管，也碱液及浓硫酸。按使用压力分为低压、中压及高压三种，其最大承受压力分别为0.45MPa、0.75MPa、1.0MPa；公称直径75～1500mm，管长3～4m。

3．耐油胶管耐油胶管有耐油夹布胶管、耐油螺旋胶管及输油钢丝编织胶管三种，可用于低压输油管和低压输水管，适用压力0.1～1.0Mpa。

二、管道的安装

1．管道安装的一般要求管道安装应注意以下几方面：