低溫甲醇洗配管設(shè)計

陳秋玲 秦冉(中海油山東化學(xué)工程有限責(zé)任公司， 山東 濟(jì)南 250101)

低溫甲醇洗配管設(shè)計

陳秋玲 秦冉(中海油山東化學(xué)工程有限責(zé)任公司， 山東 濟(jì)南 250101)

結(jié)合低溫甲醇洗工藝特點(diǎn)，闡述了在管道設(shè)計中所應(yīng)注重的一些問題。

低溫甲醇洗；氣液兩相流；配管

低溫甲醇洗工藝?yán)玫蜏丶状甲鳛樗嵝詺怏w吸收液，分段選擇性地吸收原料氣中H2S和CO2以及各種有機(jī)硫和雜質(zhì)。該工藝已被廣泛應(yīng)用在以煤、重油或瀝青等重質(zhì)烴類為原料的合成氨、合成甲醇、煤制油等領(lǐng)域進(jìn)行酸性氣的脫除。本文結(jié)合低溫甲醇工藝的特點(diǎn)，討論配管的一些設(shè)計思路。

1 工藝特征

1.低溫 甲醇在低于-30℃時，吸收CO2、H2S、COS等極性氣體的溶解度大大增加。此工藝參數(shù)：操作壓力在3.0MPa左右，溫度-34℃～-75℃。因此，低溫是該過程的關(guān)鍵。

2.氣液兩相流 本工藝包括加壓吸收和減壓再生等過程,因甲醇中溶有大量氣體，經(jīng)減壓后部分氣體析出，所以裝置內(nèi)的部分管線呈氣液兩相流態(tài)。

2 配管的一般原則

(1)放空與排凈 ①氣體:由于夾帶、溶解于甲醇中的H2S、CO等氣體有毒,不能直接排入大氣,須密閉收集匯入總管，送至火炬系統(tǒng)燃燒處理。②液體:甲醇液有毒可燃且溶有毒性氣體H2S、CO等,故裝置內(nèi)的排凈不能就地排放,須通過排污總管收集至污甲醇槽,集中處理。

(2)對于有氣液兩相流的管道，立管管徑一般應(yīng)比水平管徑縮小一個等級，以提高介質(zhì)流速使之形成環(huán)狀流[1]。

(3)調(diào)節(jié)閥應(yīng)盡量放在下游設(shè)備附近，使兩相流管線盡量短。

(4)盡量采用“步步高”或“步步低”的配管方式。介質(zhì)為氣液兩相的管道在最高點(diǎn)極易產(chǎn)生氣袋,因此在管道的配置中,應(yīng)盡量避免氣袋或液袋的出現(xiàn)。若不可避免時,則應(yīng)在最高點(diǎn)設(shè)置放空閥或在最低點(diǎn)設(shè)置放凈閥，手動調(diào)節(jié)防止管線產(chǎn)生氣阻或積液，并將排放物料接至排污總管收集。

（5）塔器配管[2]低溫甲醇洗工藝多數(shù)為7塔流程：洗滌塔、CO2解吸塔、H2S濃縮塔、熱再生塔、甲醇/水分離塔、尾氣水洗塔和氮?dú)鈿馓崴?。因?塔的配管就顯得尤為重要。

塔器上進(jìn)出管線比較多，且塔體總高度比較高而塔徑小，管線的條理性很是關(guān)鍵。一般布設(shè)塔器上管線時應(yīng)遵循兩原則。第一原則：塔器分為操作側(cè)和管道側(cè),見圖1。

一般所有檢測口及操作平臺應(yīng)分布在操作側(cè)，而工藝接管口應(yīng)分布在管道側(cè)。第二原則：塔器上的管道布置應(yīng)從上到下、上下兼顧。塔上管道布置應(yīng)從塔頂至塔底進(jìn)行規(guī)劃，并應(yīng)優(yōu)先布置塔頂管道、大直徑管道和有特殊要求的管道，再布置其他管道。并且沿塔壁敷設(shè)的管道，從上向下貫穿時，為了不與下方接管口連接的管道發(fā)生矛盾，這就需要上下兼顧。敷設(shè)在管道側(cè)沿塔壁上下的管道可在塔外壁呈同心圓布置或沿塔外壁呈切線布設(shè)，給支架的設(shè)置和施工帶來方便。但塔頂油氣線一般管徑較大，其支架也大，需單獨(dú)布置在較大的圓周上，以便支架的施工安裝。

圖1 塔器操作側(cè)和管道側(cè)的劃分示意圖

(6)由于該工序多在低溫下進(jìn)行，需要對低溫管線做管道應(yīng)力分析及柔性設(shè)計。缺少必要的應(yīng)力計算就會造成跑冒滴漏，支架破壞，甚至設(shè)備局部破壞。所以對于溫度低(溫度≤-50℃)，管徑粗(管徑≥DN200)的管線需要提給管機(jī)專業(yè)進(jìn)行應(yīng)力分析，以確保配管滿足管線的柔性要求。

3 塔器管口方位的確定

根據(jù)工藝要求結(jié)合塔內(nèi)件結(jié)構(gòu)形式并遵循上述第一條原則，其方位確定原則為：

(1)工藝物料接管口：由于含有氣體的甲醇為氣液兩相流動流體,其開設(shè)方位受塔內(nèi)塔盤的降液板位置限制最嚴(yán)格,必須開設(shè)在上下兩塊塔盤的非降液區(qū)域。

(2)人孔:人孔應(yīng)朝向檢修側(cè),開設(shè)在沒有降液板的方位，并設(shè)有平臺，使操作人員能夠方便、安全的進(jìn)出塔內(nèi)。為方便塔內(nèi)件的吊裝，人孔應(yīng)設(shè)在塔頂?shù)踔ぷ鞣秶鷥?nèi)。人孔應(yīng)盡量上下布置在同一角度上，最大限度地方便塔頂?shù)踔脑O(shè)置及塔內(nèi)件的吊裝，并且看起來也整齊美觀。

(3)儀表接口:液位計的接口應(yīng)開設(shè)在借助平臺或梯子可操作的方位上，以便于維修。并且不應(yīng)開設(shè)在進(jìn)料管口對面的60°范圍內(nèi),以免受流入液體的影響而計量不準(zhǔn)。

氣相取樣口和測溫口應(yīng)避開塔板降液槽的氣相區(qū)，液相取樣口和測溫口應(yīng)設(shè)在降液管區(qū)域的塔板持液層內(nèi)。

在所有管口方位的設(shè)置時還應(yīng)避開一些進(jìn)料口的內(nèi)部支撐部件。

（文章題目：低溫甲醇洗配管設(shè)計）

4 支架的選型

由于本裝置的塔器均為薄壁塔,所有沿塔壁的管線在與塔體接管口第一道設(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焊件不能承受過大的力而設(shè)置過多的彈簧支架或因局部受力過大而引起塔身的局部變形,以保證塔更安全可靠。

5 結(jié)語

低溫管線在配管時要保證足夠的柔性。由于氣液兩相流態(tài)的多樣性和復(fù)雜性，對管道和設(shè)備易產(chǎn)生振動和疲勞破壞，所以在配管時應(yīng)使氣液兩相流管線盡量短，合理布設(shè)，以確保生產(chǎn)裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

[1]劉衛(wèi)坤.煤制合成氣氣液兩相流管道布置探討[J]化工設(shè)計通訊，2006,32(3)：42-43.

[2]張德姜,趙勇,等.石油化工工藝管道設(shè)計與安裝[M]北京:中國石化出版社,2001.

陳秋玲(1979-)，女，工程師，2008年畢業(yè)于昆明理工大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)獲碩士學(xué)位，主要從事化工方面設(shè)計工作。