0 引言

加氫裝置zui早由德國在20世紀(jì)初發(fā)展起來，那時德國缺乏石油資源，便通過煤焦油加氫進(jìn)行彌補(bǔ)。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，加氫工藝在原油加工中得到了大發(fā)展，在世界各地的煉油廠，加氫裝置成為了主要裝置。

由于中國是一個能源比較匱乏的國家，原油大量進(jìn)口，煤炭相對較多。近幾年大力開展煤化工制油和渣油蒽油的綜合利用。提供催化加氫生產(chǎn)合格的燃料油或化工原料油。2013年初，公司將山東某民營蒽油加氫裝置項(xiàng)目的自控設(shè)計(jì)任務(wù)交由我公司負(fù)責(zé)自控設(shè)計(jì)。

1 工藝要求

加氫裝置的技術(shù)難點(diǎn)在于高溫高壓介質(zhì)的測量和控制。包括溫度，壓力，流量，液位的測量；以及高溫高壓介質(zhì)的流量控制。

高溫高壓介質(zhì)主要分為氣體和液體：氣體主要是氫氣，分新氫和循環(huán)氫；液體主要是原料油和加工過程油品，還有部分含硫污水等。

2 高壓調(diào)節(jié)閥選型

根據(jù)不同工藝要求，高壓調(diào)節(jié)閥分為單座調(diào)節(jié)閥和單座角閥，如圖1、圖2。

圖1 高壓單座調(diào)節(jié)閥

圖2 高壓單座角閥

根據(jù)工藝要求，對于高壓流量控制閥門，在閥前后壓差大時，需選用高壓角閥。

2.1 閥體材質(zhì)的選用

根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范要求閥體材質(zhì)必須等于或優(yōu)于工藝管道材質(zhì)。

由于氫氣的特性，在加氫工藝過程中，對高壓氫氣的管道材料有其特殊要求，普遍采用A106碳鋼?？刂茪錃獾?a data-cke-saved-href="http://www.szjr123.com/company/detail/46905.html" href="http://www.szjr123.com/company/detail/46905.html">調(diào)節(jié)閥，需選用抗氫脆的材料（氫氣介質(zhì)溫度達(dá)到一定高度時材料有氫脆問題），故選用特種碳鋼A216WCC。氫氣分新氫和循環(huán)氫，針對循環(huán)氫中會含有硫的成分，材料選擇必須加上（抗硫型）。

對于液體介質(zhì)，特別是原料油和中間介質(zhì)，因?yàn)槭窃图庸さ漠a(chǎn)物蒽油，粘度高，同時含有較多重組分，溫度低時，粘度更高，且容易凝結(jié)。工作溫度在攝氏180度至270度。對調(diào)節(jié)閥提出了較高的要求。故選用特種碳鋼A216WCC或不銹鋼A351CF8C。對于部分反應(yīng)后含硫的介質(zhì)，材料選擇必須加上（抗硫型）。碳鋼材質(zhì)有NACE處理需求。

圖3 高壓角閥，一用一備

圖4 M2本體部構(gòu)造

2.2 閥芯材質(zhì)和閥座材質(zhì)的選用

根據(jù)材料強(qiáng)度的要求，大部分調(diào)節(jié)閥選用了316L不銹鋼，部分高溫介質(zhì)采用347（裂化原料油、精制原料油、裂化混氫油、精制熱高分油、裂化熱高分油）。

2.3 填料的選用

對于低溫介質(zhì)，采用DoublePTFE四氟材料；而高溫介質(zhì)，則采用SingleGraphite石墨。

2.4 流量特性

對于高壓單座調(diào)節(jié)閥，流量特性為常用的等百分比；而對于高壓角閥，流量特性宜為線性（可咨詢閥門廠商）。

本項(xiàng)目采用德國進(jìn)口調(diào)節(jié)閥，高壓單座調(diào)節(jié)閥和高壓角閥的流量特性均為等百分比。

2.5 高壓角閥流向的選擇

由于使用高壓角閥，必須注意介質(zhì)的流向。大多數(shù)高壓角閥的生產(chǎn)商建議底進(jìn)側(cè)出；根據(jù)高壓角閥的特性，一般要求液體介質(zhì)側(cè)進(jìn)底出，氣體介質(zhì)底進(jìn)側(cè)出。對液體介質(zhì)，底進(jìn)側(cè)出時，氣蝕較大，必須加上司太萊堆焊等工藝，以加強(qiáng)閥體（側(cè)進(jìn)底出在工藝方面考慮低壓側(cè)流速高、高速流體對設(shè)備損傷作用大）。

本項(xiàng)目有4臺熱高分罐出口閥，經(jīng)廠家計(jì)算后，汽化率較高，必須將出口管徑擴(kuò)大，故采用2”進(jìn)，3”出的方案，結(jié)構(gòu)上是側(cè)進(jìn)底出。

2.6 手輪的選用

由于使用高壓調(diào)節(jié)閥的工藝要求較高，故必須配備手輪，主要根據(jù)氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，大多安裝在調(diào)節(jié)閥頂部，也有少量安裝在調(diào)節(jié)閥側(cè)面。安裝在頂部可直接轉(zhuǎn)動，安裝在側(cè)面需加齒輪傳動機(jī)構(gòu)，在現(xiàn)場有可靠性方面的擔(dān)心。

3 高壓切斷閥選型

高壓切斷閥選用平行閘板閥。

3.1 高壓切斷閥的應(yīng)用

應(yīng)用于原料油進(jìn)料，高分罐出口，緊急放空及高壓注水。故要求動作迅速，采用氣動雙作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)，不帶反饋彈簧。配套的電磁閥采用原裝ASCO二位三通隔爆式，提供一臺鎖止閥，一臺二位五通和兩臺二位三通的氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)推動氣缸動作。為保證故障狀態(tài)時，閥門處于安全位置，特加入儲氣罐，保證至少兩次可將閥門回到安全位置。由于閥門口徑較大，對執(zhí)行機(jī)構(gòu)力矩要求較高，故統(tǒng)一要求廠家采用3/4”氣源接頭。

3.2 閥體材質(zhì)的選用

閥體材料選用A216-WCB，含硫介質(zhì)需抗H2S；熱高分出口選用A351-CF8C（做NACE認(rèn)證）。

3.3 閥芯材質(zhì)和閥座材質(zhì)的選用

閥芯材質(zhì)和閥座材質(zhì)選用SUS304不銹鋼，加司太萊堆焊；熱高分出口選用SUS347不銹鋼，加司太萊堆焊。

3.4 填料的選用

依據(jù)介質(zhì)溫度選擇填料，本項(xiàng)目均選用石墨。

3.5 手輪的選用

根據(jù)工藝要求選配手輪。

4 高壓電動切斷閥選型

高壓電動切斷閥均選用Y型截止閥。

圖5 M2型體：標(biāo)準(zhǔn)型

圖6 高壓切斷閥控制氣源示意圖

4.1 高壓電動切斷閥的應(yīng)用

應(yīng)用于對新氫壓縮機(jī)和循環(huán)氫壓縮機(jī)的出口控制。

4.2 閥體材質(zhì)的選用

閥體材料選用A216-WCB，循環(huán)氫需抗H2S。

4.3 填料的選用

依據(jù)介質(zhì)溫度選擇填料，本項(xiàng)目均選用石墨。

4.4 手輪的選用

均需帶手輪。

4.5 電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)

采用了國產(chǎn)合資產(chǎn)品。由于對動作速度的要求，必須配合功率較大的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。電源采用三相380V電源。特別注意設(shè)計(jì)中需保證電源供應(yīng)（電動機(jī)啟動功率很大）。

由于壓力等級均為CLASS1500或CLASS2500，故法蘭類型選用RJ密封面。

圖7 切斷閥的控制氣路

圖8 儲氣罐

圖9 Y型截止閥的剖面圖

特別注意：環(huán)連接面需使用金屬環(huán)墊，且金屬材質(zhì)的硬度需低于法蘭材質(zhì)30。由于加氫的特殊要求，工藝管道不少是采用碳鋼材料，硬度較低，所以建議金屬環(huán)墊的材料使用軟鐵材料。

5 設(shè)計(jì)中需注意的問題

由于加氫裝置的特殊性，涉及高溫高壓的介質(zhì)，且原料油成分的復(fù)雜性，通常粘度較高，對控制閥提出了較高的要求；而高壓氫氣則需防止材料的氫脆；循環(huán)氫及中間過程油品又含有硫及硫化氫成分，材料需具有抗硫特性。

對于高壓控制閥，其外形尺寸、質(zhì)量遠(yuǎn)大于低壓控制閥，故需在廠商返回訂貨資料后仔細(xì)核對，配合配管專業(yè)合理安排安裝位置。

圖10 高壓法蘭密封面

圖11 環(huán)連接面

6 結(jié)束語

蒽油加氫裝置的應(yīng)用，使原來價值較低的蒽油轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)石腦油和柴油。此裝置的柴油產(chǎn)品，可用于車輛的燃料，其硫含量和氮含量均符合國V標(biāo)準(zhǔn)。*的提高了產(chǎn)品的價值，產(chǎn)生了很好的效益。