高凝點(diǎn)物料管道的內(nèi)管伴熱設(shè)計(jì)

萬保坡（長園華盛（泰興）鋰電材料有限公司，江蘇泰興225400）

高凝點(diǎn)物料管道的內(nèi)管伴熱設(shè)計(jì)

萬保坡（長園華盛（泰興）鋰電材料有限公司，江蘇泰興225400）

管道伴熱的目的是維持管道內(nèi)介質(zhì)的溫度，蒸汽是化工管路伴熱裝置中廣泛采用的一種伴熱介質(zhì)。目前常用的蒸汽伴管主要有外伴熱管、夾套管、內(nèi)加熱管。對(duì)于高凝固點(diǎn)的物料如鄰苯二胺，夾套管的使用存在一些限制，因此根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了內(nèi)加熱管，實(shí)際使用效果良好。

蒸汽伴熱；高凝固點(diǎn)；鄰苯二胺；內(nèi)管伴熱

化工裝置有很多管道需要伴熱，用于維持管道內(nèi)物料的溫度。常見的伴熱介質(zhì)有熱水、蒸汽、導(dǎo)熱油、電伴熱等。從成本及伴熱效果綜合考慮，大部分伴熱管均使用蒸汽作為伴熱介質(zhì)。石化標(biāo)準(zhǔn)SH/T 3040-2012《石油化工管道伴管和夾套管設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)蒸汽伴熱管的設(shè)計(jì)做出了詳細(xì)的規(guī)定。其中規(guī)定，對(duì)于介質(zhì)凝固點(diǎn)高于100℃時(shí)，應(yīng)選用內(nèi)管焊縫隱蔽型夾套管（全夾套）伴熱，管道上的閥門、法蘭、過濾器等應(yīng)為夾套型【1】。但在實(shí)際生產(chǎn)中，發(fā)現(xiàn)全夾套管有如下缺點(diǎn)：

⑴．管道重量隨內(nèi)管直徑增大而幾倍增大，不方便安裝。如內(nèi)管規(guī)格為Φ108×4mm，外夾套管規(guī)格為Φ159×4mm時(shí)每米夾套管理論重量達(dá)到24.5kg【2】，不方便安裝及維修。

⑵．鋼材使用量增大（例如Φ108×4mm內(nèi)管需要Φ159×4mm外套管，鋼材耗用增大），增加了建設(shè)成本。

⑶．有毒有害介質(zhì)無法使用全夾套管，只能使用內(nèi)管焊縫外漏的半夾套形式。半夾套形式存在伴熱死區(qū)，物料容易凝結(jié)，堵塞管道，妨礙生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

⑷．管道保溫材料直徑增大（Φ108×4mm的內(nèi)管需要使用Φ159×4mm外管，保溫棉管內(nèi)徑需要159mm規(guī)格），增加了保溫成本。

在鄰苯二胺項(xiàng)目中，由于鄰苯二胺凝固點(diǎn)為102-104℃，對(duì)于管道的輸送流暢提出了更高的要求。為了解決物料安全輸送問題，對(duì)伴熱管做出進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計(jì)。

1 介質(zhì)凝固點(diǎn)超過100℃的伴熱管改進(jìn)

為了解決以上問題，在15000噸/年鄰苯二胺工程項(xiàng)目中，創(chuàng)造性的開發(fā)了內(nèi)管伴熱的技術(shù)。裝置投產(chǎn)后至今，管路運(yùn)行穩(wěn)定，降低了生產(chǎn)維護(hù)成本。

內(nèi)管伴熱系統(tǒng)的示意圖如下:

如圖所示：Φ108×4mm的物料管中安裝一根Φ18×2mm蒸汽管。蒸汽內(nèi)管在物料管兩端通過煨彎穿出物管外壁，然后焊接連接法蘭。整根內(nèi)加熱管在接觸物料部分沒有焊縫。

內(nèi)管加熱的伴熱技術(shù)優(yōu)點(diǎn)如下：

⑴．相比全夾套管伴熱，管道重量大幅降低，方便安裝。如物料管規(guī)格為Φ108×4mm，內(nèi)加熱管使用Φ18×2mm。每米內(nèi)加熱管理論重量只有12kg，比全夾套管減少了50%。

⑵．不再使用大規(guī)格外加套鋼管，材料成本大幅降低，可以節(jié)省約50%的材料及安裝成本，效益明顯。

⑶．伴熱效果好，節(jié)省能源。夾套管伴熱蒸汽在向物料提供熱量的同時(shí)還會(huì)向環(huán)境散熱，而內(nèi)加熱管浸沒在物料中，熱量全部由物料吸收，不會(huì)向環(huán)境中散熱，節(jié)能效果明顯。

⑷．所有焊縫外漏，利于檢修及試壓，可以用于輸送有毒有害介質(zhì)。

⑸．保溫棉管不需要放大規(guī)格，節(jié)省保溫成本30%以上。

2 內(nèi)管伴熱技術(shù)施工注意事項(xiàng)

內(nèi)管伴熱具有很多優(yōu)點(diǎn)，但施工時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)，不然會(huì)影響使用效果。

⑴．內(nèi)伴熱管由于需要浸沒在物料中，因此需要注意防腐；同時(shí)由于內(nèi)伴熱管內(nèi)徑都較?。ㄒ话銥棣?8mm或Φ25mm），因此需要使用不銹鋼或合金鋼材質(zhì)。

⑵．內(nèi)伴熱管浸沒在物料管中的部分不能留有焊縫，所有彎頭均為機(jī)械煨彎。

⑶．公稱直徑DN80及以上物料管可以使用內(nèi)伴熱管，DN65及以下管道由于無法制作，不能使用。

⑷．受限于鋼管長度（浸沒在物料中的管線不能有焊縫），使用內(nèi)伴熱管的物料管道兩片法蘭間的總距離為購買的內(nèi)加熱管長度減去0.8米。

⑸．內(nèi)伴熱管安裝前必須嚴(yán)格試壓、試漏、試通。在保證內(nèi)伴熱管暢通、無泄漏基礎(chǔ)上才可安裝。

3 實(shí)際使用案例

在15000噸/年鄰苯二胺工程項(xiàng)目中，以下介質(zhì)均需要伴熱：鄰硝基氯苯（凝固點(diǎn)31-33℃），鄰硝基苯胺（凝固點(diǎn)69.7℃），鄰苯二胺（凝固點(diǎn)102-104℃）。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，并參照SH/T 3040-2012規(guī)范，對(duì)三種物料設(shè)計(jì)了不同的伴熱方式：

含鄰硝基氯苯介質(zhì)管路使用Φ25mm×2.5mm蒸汽伴熱管；

含鄰硝基苯胺介質(zhì)管路使用半夾套管伴熱，管線上的閥門、視鏡、過濾器等均使用夾套型。

含鄰苯二胺介質(zhì)管路外徑小于Φ89mm的使用全夾套管，外徑大于等于Φ89mm的使用蒸汽內(nèi)管伴熱。管線上的閥門、視鏡、過濾器等均使用全夾套型。

裝置于2011年投產(chǎn)后，伴熱系統(tǒng)穩(wěn)定，運(yùn)行至今未發(fā)生物料凝固堵塞問題。

4 結(jié)語

對(duì)于凝固點(diǎn)高于100℃的介質(zhì)，當(dāng)管徑較大時(shí)，使用全夾套伴熱安裝及維護(hù)、保溫成本很高或者由于介質(zhì)特性而無法使用全夾套伴熱時(shí)，本文提供了一種新的伴熱方法：內(nèi)管伴熱技術(shù)。通過對(duì)比兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，詳細(xì)論述了內(nèi)管加熱技術(shù)的施工方法及注意事項(xiàng)，為類似物料管道的伴熱系統(tǒng)在節(jié)約投資、方便施工、易于操作的設(shè)計(jì)、施工上提出了新的方向。為裝置的穩(wěn)定運(yùn)行提供充分的保障。

[1]SH/T 3040-2012《石油化工管道伴管和夾套管設(shè)計(jì)規(guī)范》中國石化出版社.

[2]《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四版下冊(cè)p193化學(xué)工業(yè)出版社.

萬保坡（1983-）；性別：男，籍貫：河北衡水人，學(xué)歷：本科，畢業(yè)于上海交通大學(xué)；現(xiàn)有職稱：中級(jí)工程師；研究方向：化學(xué)工程。