[发明专利]一种分支集合管回弯布置的转油线

说明书

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，主要涉及加热炉辐射室炉管分支出口到分馏塔进料段的一段工艺管道，进一步地说，是涉及一种可调节加热炉炉管出口压力的对称布置的转油线。

背景技术

在炼油化工领域，通常将连接加热炉辐射室炉管出口到分馏塔进料口之间的工艺管道称为转油线，一般由分支管、分支集合管和总管组成。分支管、分支集合管往往称为过渡段，也就是加热炉辐射室炉管出口到与分馏塔进料口直接相连的总管道之间的一段管道；而与分馏塔进料口直接相连的总管道，有时会称之为低速段。

加热炉辐射室炉管出口转油线是石油化工装置分馏系统的重要工艺管道，它的操作条件比较苛刻，一般操作温度在360℃以上，对于原油常减压蒸馏装置的减压蒸馏，减压转油线的操作温度可达400～420℃；管内流速有时可达60～70m/s；高温汽液两相介质离开加热炉辐射室炉管出口进入转油线后，随着压降的增加，压力逐渐降低，油品在管道内的蒸发量增大，使得温度逐步下降，汽化率也随之发生改变，整个过程近似于绝热过程。

随着装置大型化的发展，加热炉辐射室炉管出口个数增加，其转油线经常为多路操作，设计除应满足管道的热应力补偿需要外，还应该使加热炉辐射室炉管各路分支出口的操作压力基本一致。高温的汽液两相流介质自加热炉辐射室炉管分支出口经过转油线进入分馏塔。由于加热炉是为蒸馏塔提供热量的重要设备，提供的热量越多，蒸馏塔的产品收率就越大(或产品质量越好)，相应的炉分支出口温度就越高。而炉出口温度又受油品的热敏感性限制，过高的温度会导致油品在炉管内发生裂解和结焦，因此，加热炉辐射室炉管分支出口温度的均一性，是获取最大负荷的重要保证，而操作压力的均一是操作温度均一的重要条件。

加热炉辐射室炉管内的油品通过炉管壁受热获得热量，温度升高。随着温度的升高，炉管内的油品逐渐开始汽化，出口的几根炉管为汽液两相流态。在汽液两相流体的炉管内，炉管内壁会有一层油膜，油膜温度就是介质所受的最高温度，稳定的油膜有利于降低油膜温度，而油膜的稳定性和薄厚则取决于流体流动的状态，加热炉的出口压力正是对加热炉炉管内流体流动状态起关键作用的因素。因此，转油线设计的一个重要条件就是要控制压力降，以满足加热炉出口操作压力的需要。

转油线的设计必须满足：

a)稳定的环雾流、雾状流流态可避免两相流管道因流态不稳或不适宜流态(如块状流等)的出现引起管道的震(晃)动或冲蚀。转油线的设计必须满足管道内介质逐级汽化要求、汽液两相流态平稳流动的要求，须避免因压力急速波动引起的流态不稳定。

b)保证各加热炉辐射室各分支炉管出口压力的基本一致，这是转油线设计的重要要求。压力一致才能保证介质的汽化率一致，达到各分支炉管受热一致，以及各炉管分支出口温度一致，从而实现加热炉热负荷一定的情况下，炉出口极限最高温度最低。

c)加热炉的出口压力是影响加热炉辐射室炉管内汽液两相介质流态的重要因素，稳定的环雾流和环状流流态，有利于降低油膜温度，减少油品裂解或结焦的可能性。因此，转油线的设计应在满足热应力补偿要求的前提下，通过恰当的转弯和管道直径及其变化的选择，满足加热炉出口操作压力的要求。

中国专利CN101532594B提供了一种低压降减压转油线，由90度渐扩式弯头、30～60度弯头、过流段和低速段组成，可以减小流动过程的阻力损失，降低转油线压降。该专利追求的是低压力降转油线设计，不能够实现加热炉出口对操作压力的要求。也就是不能够通过转油线的设计，满足加热炉出口操作压力的需要，以达到炉管内汽液两相流的流态需要。

中国专利CN 201533999 U提供了一种减压蒸馏转油线装置，其在满足油品分离总时间的要求下可有效地缩短转油线总长度且应力分布合理、流线顺畅的减压蒸馏转油线装置。这也是一种低压力降设计理念的一种减压转油线，而且由于加热炉辐射室炉管出口位置的限制，采用这种方法布置的转油线，难以实现加热炉辐射室分支炉管出口操作压力的基本一致，也难以满足炉出口操作压的要求

上述两个专利考虑的重点是如何降低转油线的压力降，以达到降低加热炉出口温度的目的，而本发明的关键点是如何保证加热炉出口压力满足设计需要，一般情况这一出口压力要远高于上述两个专利所描述的加热炉出口压力。

综上所述，现有的转油线布置受到加热炉辐射室炉管出口位置限制，分支管和分支集合管不能够实现完全对称布置，来保证炉管分支出口压力的一致，同时追求的又是低压力降要求，不能保证必要的加热炉出口操作压力要求。

发明内容