杨 静

(中石化广州工程有限公司，广东 广州 510000)

随着目前炼油行业中加工原料的不断重质化和劣质化，生焦量不断提高，过多的烧焦热量使催化剂再生温度过高，破坏再生器的内构件并大大加速催化剂减活，此时取热器的作用就显得至关重要。用取热器从再生器中取出多余的热量是调节装置热平衡最直接的手段[1]。外取热器是最关键的设备，它设置在再生器外部，通过颗粒循环管线和再生器连通，内部通常设置多组垂直管束。具有取热负荷的调节范围大，调节灵便，设备可靠性高等特点，因此获得了广泛的应用。

本文以某石化330万t/a重油催化裂化装置(采用UOP工艺包)为例，对外取热管道设计进行探讨。

1 外取热器平面布置

图1 外取热器平面布置

Fig.1 Pump plot plan

为取得理想的换热效果，外取热器应尽量靠近再生器布置。该装置中，外取热器到再生器中心的水平距离为9.526 m，两台外取热器在再生器左侧对称布置，与再生器中心线夹角均成30°，与外取热对应的两台中压汽水分离器分别布置在催化剂罐构架和三旋构架的顶部，中压汽水分离器与外取热器的水平距离分别为11.224 m和11.5 m。平面布置图如图1所示。为确保催化剂流化尽量均匀，外取热器的开口和外循环管开口、再生斜管开口、待生斜管开口应沿再生器的器壁呈一定角度分散布置，避免靠近布置。

外取热器与中压汽水分离器间距不宜太远或太近。太远浪费占地与材料，且给管道支撑带来困难；太近则不利于管道热补偿，中压汽水分离器应优先考虑与外取热器对中布置(即外取热器中心线到中压汽水分离器左右鞍座等距)，以利于汽水管线的布置。但在具体设计中受客观条件限制，有时不宜做到。

2 外取热管道布置

外取热器管道的布置要结合管束排布及平面布置综合考虑。上升管与下降管的特点是数量多且排布密集。该装置为中外取热器有43根DN200的上升管和43根DN150的下降管，中压汽水分离器上有22个DN300的上升管嘴和11个DN350的下降管嘴。从外取热器出来的管子和中压汽水分离器的管道之间通过8组集合管分配连接。

管道从外取热器抽出后按不同标高分为四层，第一层和第四层为下降管，中间的两层为上升管。而第一层和第二层均有22根管子，第三层和第四层则有21根管子。四层管道分别在外取热构架梁和放置中压汽水分离器的三旋构架梁上支撑后，穿过中压汽水分离器的下层平台(此平台与放置中压汽水分离器的平台高差为5.5 m)，且每根管道在此平台的上方均通过切断阀与集合管连接，最终进入中压汽水分离器。管道设计如图2所示。

图2 上升管与下降管的管道设计

Fig.2 Piping design of the riser-pipes and down comers

3 外取热管道支架选型

图3 管道支架型式

由于上升管与下降管管道数目较多，因此在进行应力分析时均选取每层比较有代表性的几根管道进行计算，比如最外围和相对靠近中间的管子，在应力计算结果的基础上，可以将临近的几根管子的热位移量和荷载取相同的数值，选用同一型号的弹簧，以尽量减少弹簧规格；同时也可将走向一致的几根管道捆绑在一起共同做支架，例如四根走向相同的管道管托下部先用一根H型钢做支撑，在H型钢下部可以将载荷合并后再平

均分配，减少弹簧的数量，如图3所示。这样既很好的解决了管道间距小，支架位置不足的困难，同时也给采购和施工带来了方便。值得注意的是，由于上升管具有倾斜角度，该管道的管托需做成倾斜管托，管托底部安装时保证水平。

综合最后应力分析及弹簧选型结果得出：管系靠近外取热器及集合管的第一个支架均为弹簧支架，此处位移量都相对较大；有应力分析结果的点按照分析结果选择恒力弹簧或者可变弹簧，在本项目中未经应力分析的管道手动选簧时，当位移量大于60 mm时均应选用恒力弹簧。

4 结束语

(1)外取热器管道排布密集，管道数量较多，在设计初期就应提前进行管道规划，以方便后面进行的应力分析及构架梁的设计。外取热管道设计时应尽量减少接头焊缝或改进管束接头相距过近的问题，创造比较好的施焊条件[2]。

(2)外取热器上升管和下降管要充分利用平面布置，通过管道的自然走向进行热补偿，管道支架的设置应考虑位置限制，尽量减少弹簧选用的规格及数量，避免给采购和施工带来不必要的麻烦。坡度管的存在使得弯头连接件为非标准90°或45°弯头，因此在保证管系自然补偿的基础上可适当减少弯头数量，便于施工。