孟凡成

（瑞星集團(tuán)股份有限公司，山東泰安 271509）

淺談低溫甲醇洗管道配置的優(yōu)化設(shè)計(jì)

孟凡成

（瑞星集團(tuán)股份有限公司，山東泰安 271509）

低溫甲醇洗是煤化工生產(chǎn)中的一項(xiàng)重要的步驟，分析了低溫甲醇洗的流程和工藝特點(diǎn)，針對(duì)泵、換熱器、塔等重點(diǎn)設(shè)備管線優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析和探討，供業(yè)內(nèi)參考。

低溫甲醇洗；流程；特點(diǎn)；管線；優(yōu)化設(shè)計(jì)

原料煤氣化后產(chǎn)生的原料氣經(jīng)變換后，仍存在大量的CO2、H2S等酸性氣體，諸多企業(yè)均采用低溫甲醇洗工藝來(lái)除去這些酸性氣體。

1 低溫甲醇洗流程簡(jiǎn)介

變換氣首先進(jìn)入洗滌塔下塔脫除硫化物，然后進(jìn)入上塔脫除CO2，合格的凈化氣送至液氮洗裝置。液氮洗返回部分冷合成氣在甲醇洗回收冷量，富液進(jìn)入中壓閃蒸塔閃蒸，閃蒸氣通過(guò)壓縮，然后再循環(huán)回到原料氣中。富液低壓解吸得到CO2產(chǎn)品氣，回收冷量后送出裝置。富含H2S甲醇液氣提后的尾氣，回收冷量并經(jīng)水洗回收甲醇后放空。完全再生后的貧甲醇經(jīng)主循環(huán)泵加壓后進(jìn)入洗滌塔，回收的H2S氣體送往硫回收裝置。

2 低溫甲醇洗工藝特點(diǎn)

2.1 低溫

利用甲醇在低溫下（最低-60℃以下）的選擇吸收性，分段吸收合成氣中的H2S、CO2，使其凈化。為保證管系在低溫工況中有足夠柔性、不會(huì)因脆變導(dǎo)致?lián)p壞，故需選取低溫鋼或不銹鋼管道，如A333 Gr6或0Gr18Ni9、00Gr19Ni10等材料。

2.2 介質(zhì)有毒、有害

2.3 換熱系統(tǒng)中兩相流的管道較多

低溫甲醇洗屬吸收、解吸工藝過(guò)程，富甲醇液中溶解了大量的H2、CO2、H2S等氣體，在減壓和加熱過(guò)程中會(huì)有不同程度的閃蒸，會(huì)形成不穩(wěn)定的兩相流。而系統(tǒng)中存在兩相流的管線很多，氣液兩相流體在管道內(nèi)流動(dòng)形態(tài)復(fù)雜多變，能形成多種流型，并且各處的密度不完全相同，在流體流動(dòng)速度和流動(dòng)方向發(fā)生變化時(shí)很容易引起管系的劇烈振動(dòng)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中要特別關(guān)注。

3 低溫甲醇洗管道配置優(yōu)化

在整個(gè)低溫甲醇洗工藝過(guò)程中，可以看出泵、換熱器、塔占據(jù)了低溫甲醇洗設(shè)備的絕大部分。因此，優(yōu)化好這些設(shè)備的管道配置十分必要。

3.1 泵的配管優(yōu)化

在低溫條件下，溫度會(huì)對(duì)管線產(chǎn)生很強(qiáng)大的應(yīng)力和推力，使得管線很容易破脆。因此，保持管線的柔性成了第一個(gè)要考慮的條件。因此，泵口的管線直管段不宜過(guò)長(zhǎng)，在滿足管道應(yīng)力的條件下盡量減少?gòu)濐^。此外，在低溫甲醇洗的過(guò)程中，由于兩相流的特性，使得液體中，溶有大量氣體。因此，需根據(jù)介質(zhì)流向確認(rèn)所要采用徑管為底平還是頂平，使得阻力減小，消除“袋形”。而對(duì)于貯槽到泵的進(jìn)液管線應(yīng)向泵的吸入口方向下降傾斜，防止泵內(nèi)產(chǎn)生汽蝕，液體進(jìn)貯槽的管道應(yīng)向上傾斜，使氣體流入貯槽內(nèi)。

3.2 換熱器的配管優(yōu)化

3.2.1 氨冷器管線優(yōu)化配置

在左右旋轉(zhuǎn)位與左右側(cè)屈位運(yùn)動(dòng)的圖像采集過(guò)程中，患者的腰椎任一方向運(yùn)動(dòng)后回到中立位，停頓1～2 s以利于圖像的配準(zhǔn)，使圖像的采集更加精確。

氨冷器在換熱器中數(shù)量多，布置在塔的附近框架中，管線優(yōu)化配置應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：

（1）在管道設(shè)計(jì)中，管道穿過(guò)平板時(shí)，應(yīng)避開板下的肋和梁；管道不得碰撞構(gòu)架梁、立柱旁邊的牛腿。

（2）連接換熱器端頭的管口管道，需要考慮管道的拆除，便于設(shè)備維修。

（3）對(duì)于氣氨管道的設(shè)計(jì)，在管道布置時(shí)應(yīng)考慮管線低點(diǎn)和管道 2‰～4‰整體坡向以避免 “液袋”的出現(xiàn)，與管廊連接部分，管道應(yīng)由管廊坡向氨冷器或坡向氨分離器。

3.2.2 再沸器管線優(yōu)化配置

再沸器是低溫甲醇洗中換熱器中的一種，在管線優(yōu)化配置中應(yīng)該做到以下幾點(diǎn)：

（1）甲醇為有毒氣體，不能隨意排放。因此，管線配置時(shí)應(yīng)該將排污管線連接至回收系統(tǒng)。

（2）升汽管與降液管應(yīng)該盡量短而直，彎頭數(shù)量盡量少。這樣才能減少壓降，從而滿足管道對(duì)于應(yīng)力條件的要求。

（3）與再沸器連接的進(jìn)出管口方位應(yīng)根據(jù)塔板的結(jié)構(gòu)型式和再沸器的布置來(lái)決定。要特別注意，如果塔釜設(shè)有擋板，塔底再沸器的液相管和再沸器返回塔的管口應(yīng)位于擋板一側(cè)。

3.2.3 換熱器管線配置優(yōu)化

在低溫甲醇洗工藝中，甲醇需與其他多種物料進(jìn)行換熱，實(shí)際生產(chǎn)中采用成組布置，管線配置優(yōu)化應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：

（1）換熱器的管口及其方位，應(yīng)根據(jù)管道布置要求來(lái)確定，為了降低換熱器的安裝高度或接管方便，可采用彎管或切線管口，但不管哪種管口形式都應(yīng)便于流體的流動(dòng)。

（2）對(duì)氣液兩相流的管道布置應(yīng)使管道走向盡量短，不得出現(xiàn)液袋，且管道支架應(yīng)牢固能防止振動(dòng)。

（3）管道不宜布置在換熱器的正上方，管道布置不應(yīng)妨礙設(shè)備內(nèi)部管束的抽出，管道布置也不應(yīng)影響管箱或封頭端的拆卸。

（4）冷流體被加熱，密度下降，自行上浮，為減小阻力和混流宜采用下進(jìn)上出；相反可以得出熱流體上進(jìn)下出。

3.3 塔的配管優(yōu)化

對(duì)于塔管線的配置除了要考慮滿足塔本身的配管要求外，還應(yīng)該考慮低溫對(duì)于管口受力的影響，以免管口受力太大。沿塔布置的多個(gè)大直徑管道，應(yīng)均勻布置，以免因管道重力造成塔體過(guò)大的偏載，若垂直荷載較大時(shí)，為降低最頂部承重支架生根點(diǎn)塔體的局部應(yīng)力和更好的吸收塔自身的伸縮量，可在垂直管中間設(shè)彈簧吊架分擔(dān)垂直荷載和型變量。

3.4 二氧化碳管道、尾氣放空管道設(shè)計(jì)

二氧化碳和尾氣管道壓力較低而氣體流量較大，對(duì)于此類大口徑薄壁管應(yīng)注意應(yīng)力補(bǔ)償及支撐。此外，管道應(yīng)最大限度降低阻力，以保證二氧化碳出界區(qū)的壓力和甲醇的再生度。

3.5 支架的配置優(yōu)化

所有沿塔壁的管線與塔體接管口除第一道設(shè)為承重架外，其余沿塔體均宜設(shè)為導(dǎo)向架，借助地面或框架做下一承重架，以便將承重力落在地面或框架上。這樣可避免因塔身單個(gè)焊件不能承受過(guò)大的力而設(shè)置過(guò)多的彈簧支架或因局部受力過(guò)大而引起塔身的局部變形，以保證塔體安全可靠。

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Optimization Design of Low Temperature Methanol Washing Pipeline Disposition

Meng Fan-cheng

Low temperature methanol washing is an important step in the production of coal chemical industry.The process and technical characteristics of low temperature methanol washing are analyzed.The optimization design of pump，heat exchanger，tower and other key equipment pipelines is analyzed and discussed.Industry reference.

low temperature methanol wash；flow；characteristic；pipeline；optimal design

TQ021.2

B

1003–6490（2016）10–0007–02

2016–10–06

孟凡成（1965—），男，山東東平人，高級(jí)工程師，主要從事煤化工生產(chǎn)技術(shù)工作。