淺談低溫甲醇洗管道配置的優化設計

孟凡成

（瑞星集團股份有限公司，山東泰安 271509）

淺談低溫甲醇洗管道配置的優化設計

孟凡成

（瑞星集團股份有限公司，山東泰安 271509）

低溫甲醇洗是煤化工生產中的一項重要的步驟，分析了低溫甲醇洗的流程和工藝特點，針對泵、換熱器、塔等重點設備管線優化設計進行了分析和探討，供業內參考。

低溫甲醇洗；流程；特點；管線；優化設計

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

1 低溫甲醇洗流程簡介

變換氣首先進入洗滌塔下塔脫除硫化物，然后進入上塔脫除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，富液進入中壓閃蒸塔閃蒸，閃蒸氣通過壓縮，然后再循環回到原料氣中。富液低壓解吸得到CO2產品氣，回收冷量后送出裝置。富含H2S甲醇液氣提后的尾氣，回收冷量并經水洗回收甲醇后放空。完全再生后的貧甲醇經主循環泵加壓后進入洗滌塔，回收的H2S氣體送往硫回收裝置。

2 低溫甲醇洗工藝特點

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、不會因脆變導致損壞，故需選取低溫鋼或不銹鋼管道，如A333 Gr6或0Gr18Ni9、00Gr19Ni10等材料。

2.2 介質有毒、有害

2.3 換熱系統中兩相流的管道較多

低溫甲醇洗屬吸收、解吸工藝過程，富甲醇液中溶解了大量的H2、CO2、H2S等氣體，在減壓和加熱過程中會有不同程度的閃蒸，會形成不穩定的兩相流。而系統中存在兩相流的管線很多，氣液兩相流體在管道內流動形態復雜多變，能形成多種流型，并且各處的密度不完全相同，在流體流動速度和流動方向發生變化時很容易引起管系的劇烈振動，在設計過程中要特別關注。

3 低溫甲醇洗管道配置優化

在整個低溫甲醇洗工藝過程中，可以看出泵、換熱器、塔占據了低溫甲醇洗設備的絕大部分。因此，優化好這些設備的管道配置十分必要。

3.1 泵的配管優化

在低溫條件下，溫度會對管線產生很強大的應力和推力，使得管線很容易破脆。因此，保持管線的柔性成了第一個要考慮的條件。因此，泵口的管線直管段不宜過長，在滿足管道應力的條件下盡量減少彎頭。此外，在低溫甲醇洗的過程中，由于兩相流的特性，使得液體中，溶有大量氣體。因此，需根據介質流向確認所要采用徑管為底平還是頂平，使得阻力減小，消除“袋形”。而對于貯槽到泵的進液管線應向泵的吸入口方向下降傾斜，防止泵內產生汽蝕，液體進貯槽的管道應向上傾斜，使氣體流入貯槽內。

3.2 換熱器的配管優化

3.2.1 氨冷器管線優化配置

在左右旋轉位與左右側屈位運動的圖像采集過程中，患者的腰椎任一方向運動后回到中立位，停頓1～2 s以利于圖像的配準，使圖像的采集更加精確。

氨冷器在換熱器中數量多，布置在塔的附近框架中，管線優化配置應做到以下幾點：

（1）在管道設計中，管道穿過平板時，應避開板下的肋和梁；管道不得碰撞構架梁、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，便于設備維修。

（3）對于氣氨管道的設計，在管道布置時應考慮管線低點和管道 2‰～4‰整體坡向以避免 “液袋”的出現，與管廊連接部分，管道應由管廊坡向氨冷器或坡向氨分離器。

3.2.2 再沸器管線優化配置

再沸器是低溫甲醇洗中換熱器中的一種，在管線優化配置中應該做到以下幾點：

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

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

（3）與再沸器連接的進出管口方位應根據塔板的結構型式和再沸器的布置來決定。要特別注意，如果塔釜設有擋板，塔底再沸器的液相管和再沸器返回塔的管口應位于擋板一側。

3.2.3 換熱器管線配置優化

在低溫甲醇洗工藝中，甲醇需與其他多種物料進行換熱，實際生產中采用成組布置，管線配置優化應做到以下幾點：

（1）換熱器的管口及其方位，應根據管道布置要求來確定，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便于流體的流動。

（2）對氣液兩相流的管道布置應使管道走向盡量短，不得出現液袋，且管道支架應牢固能防止振動。

（3）管道不宜布置在換熱器的正上方，管道布置不應妨礙設備內部管束的抽出，管道布置也不應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上出；相反可以得出熱流體上進下出。

3.3 塔的配管優化

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

3.4 二氧化碳管道、尾氣放空管道設計

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

3.5 支架的配置優化

所有沿塔壁的管線與塔體接管口除第一道設為承重架外，其余沿塔體均宜設為導向架，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，高級工程師，主要從事煤化工生產技術工作。