CN112082028A - 一种高参数加氢装置管道混合器及其设计制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高参数加氢装置管道混合器及其设计制作方法，以解决易于腐蚀，以及腐蚀带来的使用和修补问题，结构或工艺不合理带来的加工问题。包括主管、支管、套筒、异径三通、堆焊凸台；该方法将支管插入主管的连接处采用三通代替；三通为异径三通；在主管和支管的内壁增加套管，不但满足了管道混合器在介质混合段耐蚀方面要求，还能够释放由介质混合导致的热应力；采用了胀焊并用的方法，有利的保障了两构件的贴合性和密封性能；在主管与支管连接处，采用了异径三通结构，结构简单、强度可靠，易于加工，制作成本低廉。
Description
技术领域
本发明涉及石油化工技术领域，具体为一种高参数加氢装置管道混合器,适用于油品的加氢精制和加氢催化裂化装置。
背景技术
随着环保法规的日益加强、以及生产环境友好产品、优质化工原料的需要，加氢技术自上世纪90年代在国内兴起。加氢技术主要是以石油分馏为原料的加氢反应，可分为加氢精制和加氢裂化两个领域，是现代油品二次加工和重油轻质化的主要技术手段，已成为生产优质汽油、柴油、航煤及优质化工原料的重要工艺处理方法。加氢装置管道混合器是通过支管将循环氢或者急冷氢通过加压的方式注入主管路中，高温的油品与注入的冷氢在混合器内混合。现阶段随高温、高压等高参数加氢装置逐渐增多，管道混合器的服役环境也变得越来越苛刻。由于混合过程中发生热交换和造成流体湍流，导致介质的腐蚀性增强，在介质混合的附近区域主管路材质不能满足耐蚀性要求，需局部升级管道材质。
腐蚀破损后修补不安全。此外，主管上与支管之间为了焊接，支管加工有圆孔，在高参数条件下主管的原有壁厚一般无法满足开孔补强要求，需进行补强。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高参数加氢装置管道混合器，以解决上述背景技术中提出的问题：易于腐蚀，以及腐蚀带来的使用和修补问题，结构或工艺不合理带来的加工问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高参数加氢装置管道混合器，其特征在于，包括主管、支管、套筒、异径三通、堆焊凸台；所述的主管为管道的一部分；所述的异径三通为主管与支管的连接部件，支管是注入介质的流通通道；异径三通的两端与主管焊接，异径三通的上端与法兰焊接；所述的法兰设置在异径三通上端和支管端面，即为异径三通与支管的接口；接口处采用法兰的连接为支管套筒与异径三通的贴胀和密封焊提供操作空间；所述套筒包括主管套筒、支管套筒，分别为衬在主管和异径三通的内壁圆筒，耐蚀性能优于主管；所述的主管套筒一端与主管贴胀后密封焊接、另一端沿主管轴向自由滑动，该端主管套筒与主管之间具有堆焊凸台；所述的支管套筒的上端与异径三通贴胀后密封焊接、下端沿异径三通轴向自由滑动，该端支管套筒与异径三通之间具有堆焊凸台；所述的堆焊凸台堆焊在套筒的外表面，沿圆周均匀分布，对套管起到轴向导向和径向支撑的作用，使主管或异径三通与套筒之间具有间隙。
进一步地，堆焊凸台的数量得不少于1组，沿主管套筒轴向的最后一组堆焊凸台位于主管套筒的末端或者接近主管1末端。
进一步地，沿支管套筒轴向的最后一组堆焊凸台位于异径三通上管的下端或者接近支管套筒末端。
进一步地，在支管套筒插入的主管套筒的位置，主管套筒开孔。
进一步地，堆焊凸台的材质与套筒相同，堆焊凸台的堆焊高度小于主管或支管与套筒的间隙。
进一步地，除焊接密封点外，套筒与主管或异径三通内壁保留一定的间隙，约为4-6mm。
进一步地，套筒沿介质流向的始端与主管或支管的内壁贴胀加密封焊。
一种高参数加氢装置管道混合器的设计制造方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：
S1，主管为管道的一部分，支管是注入介质的流通通道；将支管插入主管的连接处采用三通代替；三通为异径三通；
S2，异径三通的两端与主管对焊焊接，该段与主管直径一致；
S3，在支管套筒上端与管道的密封焊接处，异径三通设置法兰；异径三通的上端与法兰焊接；
S4，在主管和支管的内壁增加套管，套管耐蚀性能优于主管；套筒包括主管套筒、支管套筒；
S5，在支管套筒插入主管套筒的位置处，主管套筒开孔，使支管套筒插入主管套筒；
S6，主管套筒的液体流向始端与主管贴胀后密封焊接、另一端沿主管轴向自由滑动，另一端主管套筒外周壁焊接堆焊凸台，保持主管套筒与主管之间的间隙；
S7，异径三通的上端的法兰与支管法兰连接之前，支管套筒与法兰下端管道的内壁贴胀后密封焊接；异径三通的法兰连接支管之前的敞开状态，为异径三通的贴胀和密封焊提供操作空间；
S8，支管套筒下端沿异径三通轴向自由滑动，该端支管套筒外周壁焊接堆焊凸台，保持主管套筒与主管之间的间隙；
S9，异径三通的上端法兰与支管的法兰进行连接。
进一步地，若主管为铁材料，则套管为钢材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1)无需整体升级管道介质混合段的材料，仅需在管道介质混合段内衬耐腐性更强的套筒，不但满足了管道混合器在介质混合段耐蚀方面要求，还能够释放由介质混合导致的热应力；2)在主管与套筒的连接方面，采用了胀焊并用的方法，有利的保障了两构件的贴合性和密封性能；3)在主管与支管连接处，采用了异径三通结构，结构简单、强度可靠，易于加工，制作成本低廉。
附图说明
图1为本发明的主视剖视示意图；
图2为本发明的左视示意图；
图3为本发明的局部示意图。
图中：1、主管；2、套筒；3、异径三通；4、法兰；5、螺栓；6、螺母；7、垫片；8、堆焊凸台。
具体实施方式
结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的一种高参数加氢装置管道混合器，包括主管、套筒、异径三通、堆焊凸台等结构的组合件，所述的主管为管道的一部分，是油品介质的流通通道。所述套筒为衬在主管和支管的内壁圆筒，选用耐性性能良好的钢板卷焊而成。所述的套筒的一端与主管或支管(异径三通或者法兰)贴胀后密封焊接、另一端沿主管或支管(异径三通)轴向自由滑动。所述的异径三通为主管与支管的连接部件，支管是注入介质的流通通道，主管中的介质与支管中的介质在异径三通处开始混合，所以称为管道混合器。所述的堆焊凸台堆焊在套筒的外表面，沿圆周均匀分布，对套管起到轴向导向和径向支撑的作用。所述的法兰、螺栓、螺母和垫片设置在异径三通和支管端面，为支管内衬套筒的贴胀和密封焊提供操作空间的同时也是异径三通与支管的接口。
请参阅图1-图3，结合附图和具体实例对本发明进行详细说明。如图1和图3所示，一种高参数加氢装置管道混合器，包括主管1、套筒2、异径三通3、法兰4、螺栓5、螺母6、垫片7、堆焊凸台8。
主管1为无缝钢管，套筒2由耐蚀性能优于主管1的钢板卷制而成，套筒2沿介质流向的前端与主管或支管(异径三通或者法兰)的内壁贴胀加密封焊，其余各处套筒2与主管1或异径三通3内壁保留一定的间隙，约为4-6mm。异径三通3是主管与支管介质开始混合的地方，异径三通3为锻件。
由于加氢装置管道混合器直径一般较小，同时为减少了焊口的数量，一般将支管管路与异径三通整体锻造为一个整体，如详图3所示。法兰4、螺栓5、螺母6、垫片7为一套组合件，该组合件根据支管的公称直径、设计压力及温度按现行的国标或行业标准选取。其中，法兰4为一对尺寸相同的法兰，一个与异径三通对接，另一个与支管对接。堆焊凸台8的材质与套筒2相同，堆焊凸台的堆焊高度略小于主管或支管与套筒的间隙，堆焊凸台的宽度不小于10mm。
本发明的原理是：
加氢装置中主管介质为油品，支管注入介质多为循环氢或急冷氢，上述两种介质在主管与支管交汇处开始混合，其中油品温度较高，循环氢或急冷氢温度较低，存在着较大的温差。两种介质在混合时进行热交换，并且形成湍流，导致介质的腐蚀性增强。为此，本发明在介质混合区附近的主管和支管段均内衬耐热和耐蚀性更好的隔热套筒，能够有效的保护主管和支管。
在主管与套筒的连接方面，本发明采用了贴胀加密封焊的方式连接。具体为在主管和支管介质流向的前端，利用胀管器对套筒2进行胀管操作，使套筒2的外壁与主管1内壁紧密配合，胀管作业完成后沿套筒2的周向进行整圈的密封焊，保障了使用时主管1与套筒2的连接强度和密封性。
在现有技术中，由于有支管注入介质的工艺要求，必然需要在主管上开孔(连接支管)，开孔不但破坏了主管圆柱壳的连续性，而且造成了开孔周边的应力集中。特别的，对于加氢装置中混合器的操作温度和操作压力等参数较高，开孔的补强问题显得尤为突出。为此，本发明主管与支管连接处采用了异径三通结构，该种结构的主要有两个优势：1)异径三通可以局部加厚，在与主管或支管焊接处再做削边处理，使焊接坡口处壁厚相等。2)由于开孔接管的高应力区处于主管与接管相贯处的内角点附近区域，如果采用插入式接管与主管焊接的连接形式，将导致高应力区紧邻插入式接管焊缝，而插入式焊缝不但容易存在焊接缺陷，而且不利于无损检测。因此，采用异径三通的结构不但能够保证了主管开孔的强度，而且结构更为可靠。
制作工艺：异径三通3与分别与主管1和法兰4对焊，在支管套筒2插入的主管套筒的位置开孔，沿套筒2的圆周方向均匀堆焊3个堆焊凸台8，如图2所示。堆焊凸台的数量由套筒2的长度决定，堆焊凸台8的数量得不少于1组，沿套筒2轴向的最后一组堆焊凸台8位于套筒2的末端或者接近主管1或支管2的末端，其余堆焊凸台尽可能沿其轴向均匀分布。先后将套筒2插入主管1和异径三通3中，对套筒2进行贴胀和密封焊。装配法兰4的配对法兰、螺栓6、螺母6和垫片7，上紧螺母6完成法兰的装配。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替、改换进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种加氢装置管道混合器，其特征在于，包括主管、支管、套筒、异径三通、堆焊凸台；
所述的主管为管道的一部分；
所述的异径三通为主管与支管的连接部件，支管是注入介质的流通通道；异径三通的两端与主管焊接，异径三通的上端与法兰焊接；
所述的法兰设置在异径三通上端和支管端面，即为异径三通与支管的接口；接口处采用法兰的连接为支管套筒与异径三通的贴胀和密封焊提供操作空间；
所述套筒包括主管套筒、支管套筒，分别为衬在主管和异径三通的内壁圆筒，耐蚀性能优于主管；
所述的主管套筒一端与主管贴胀后密封焊接、另一端沿主管轴向自由滑动，该端主管套筒与主管之间具有堆焊凸台；
所述的支管套筒的上端与异径三通贴胀后密封焊接、下端沿异径三通轴向自由滑动，该端支管套筒与异径三通之间具有堆焊凸台；
所述的堆焊凸台堆焊在套筒的外表面，沿圆周均匀分布，对套管起到轴向导向和径向支撑的作用，使主管或异径三通与套筒之间具有间隙。
2.根据权利要求1所述的一种加氢装置管道混合器，其特征在于，堆焊凸台的数量得不少于1组，沿主管套筒轴向的最后一组堆焊凸台位于主管套筒的末端或者接近主管1末端。
3.根据权利要求1所述的一种加氢装置管道混合器，其特征在于，沿支管套筒轴向的最后一组堆焊凸台位于异径三通上管的下端或者接近支管套筒末端。
4.根据权利要求1所述的一种加氢装置管道混合器，其特征在于，在支管套筒插入的主管套筒的位置，主管套筒开孔。
5.根据权利要求1所述的一种加氢装置管道混合器，其特征在于，堆焊凸台的材质与套筒相同，堆焊凸台的堆焊高度小于主管或支管与套筒的间隙。
6.根据权利要求1所述的一种加氢装置管道混合器，其特征在于，除焊接密封点外，套筒与主管或异径三通内壁保留一定的间隙，约为4-6mm。
7.根据权利要求1所述的一种加氢装置管道混合器，其特征在于，套筒沿介质流向的始端与主管或支管的内壁贴胀加密封焊。
8.根据权利要求1所述的一种加氢装置管道混合器，其特征在于，堆焊凸台的宽度不小于10mm。
9.一种加氢装置管道混合器的设计制造方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：
S1，主管为管道的一部分，支管是注入介质的流通通道；将支管插入主管的连接处采用三通代替；三通为异径三通；
S2，异径三通的两端与主管对焊焊接，该段与主管直径一致；
S3，在支管套筒上端与管道的密封焊接处，异径三通设置法兰；异径三通的上端与法兰焊接；
S4，在主管和支管的内壁增加套管，套管耐蚀性能优于主管；套筒包括主管套筒、支管套筒；
S5，在支管套筒插入主管套筒的位置处，主管套筒开孔，使支管套筒插入主管套筒；
S6，主管套筒的液体流向始端与主管贴胀后密封焊接、另一端沿主管轴向自由滑动，另一端主管套筒外周壁焊接堆焊凸台，保持主管套筒与主管之间的间隙；
S7，异径三通的上端的法兰与支管法兰连接之前，支管套筒与法兰下端管道的内壁贴胀后密封焊接；异径三通的法兰连接支管之前的敞开状态，为异径三通的贴胀和密封焊提供操作空间；
S8，支管套筒下端沿异径三通轴向自由滑动，该端支管套筒外周壁焊接堆焊凸台，保持主管套筒与主管之间的间隙；
S9，异径三通的上端法兰与支管的法兰进行连接。
10.根据权利要求9所述的一种加氢装置管道混合器的设计制造方法，其特征在于，若主管为铁材料，则套管为钢材料。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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