低溫甲醇洗單元洗滌塔材質(zhì)選擇分析

張 強(qiáng)，唐天鵬

（新疆天業(yè)集團(tuán)有限公司，新疆石河子 832000）

低溫甲醇洗單元洗滌塔材質(zhì)選擇分析

張 強(qiáng)，唐天鵬

（新疆天業(yè)集團(tuán)有限公司，新疆石河子 832000）

在煤化工項(xiàng)目歷程中，合成氣凈化工藝的選擇上，低溫甲醇洗工藝大量應(yīng)用，由于工藝條件溫度低，因此對(duì)設(shè)備材質(zhì)有著特殊要求。著眼于低溫甲醇洗裝置中低溫壓力容器洗滌塔設(shè)計(jì)中關(guān)鍵問題進(jìn)行分析，重點(diǎn)介紹了低溫壓力容器的選材和焊接工藝兩個(gè)方面，對(duì)低溫甲醇洗裝置中關(guān)鍵設(shè)備洗滌塔的設(shè)計(jì)進(jìn)行較為詳盡的探析。

低溫甲醇洗；洗滌塔；材質(zhì)

近年，我國(guó)煤化工項(xiàng)目大量建設(shè)投產(chǎn)，也帶來了合成氣凈化工藝的春天，特別是德國(guó)魯奇（Lurgi）公司和林徳（Linde）公司聯(lián)合開發(fā)了一種低溫甲醇洗工藝，并在多個(gè)煤化工項(xiàng)目上運(yùn)用。

1 低溫壓力容器洗滌塔選材方案

受壓元件材料選擇材質(zhì)對(duì)于壓力容器有著非常重要的意義，低溫環(huán)境下材質(zhì)多表現(xiàn)為脆性，由此，在進(jìn)行低溫壓力容器選材時(shí)，應(yīng)盡量選擇在低溫下具有較好韌性的金屬材料。在進(jìn)行低溫壓力容器受壓選材設(shè)計(jì)時(shí)，考慮的問題主要有：材料在低溫條件下的抗沖擊性、設(shè)計(jì)的溫度、使用條件下的受力情況、焊接工藝、壓力容器壁厚等。我公司選擇低溫壓力容器洗滌塔材料時(shí)考慮了二種方案。

1）針對(duì)化工介質(zhì)工藝反應(yīng)特點(diǎn)，應(yīng)用在重要的反應(yīng)塔器或容器內(nèi)溫差驟變較大的反應(yīng)容器中（低溫狀態(tài)為-45℃～-66℃、高溫狀態(tài)為零上≤+120℃）例如；CO2吸收塔、H2S吸收塔、甲醇洗滌塔、分離塔、H2S濃縮塔、閃蒸塔、共沸塔器選擇國(guó)產(chǎn)不銹鋼材質(zhì)06Gr19Ni10（304）或06Gr18Ni11 ti（321），其他國(guó)內(nèi)塔器可采用新研發(fā)的09mnNiDR/08Ni3 dR。

該方案的特點(diǎn)是：整體裝置相對(duì)安全運(yùn)行可靠，在塔器設(shè)計(jì)使用周期壽命內(nèi)項(xiàng)目投資相對(duì)較少，但相應(yīng)增加運(yùn)行維修成本（容器內(nèi)塔盤定期清洗更換），但短周期內(nèi)（3～5 a）維修運(yùn)行成本增加不明顯。

2）整體裝置低溫甲醇洗反應(yīng)塔器全部采用國(guó)內(nèi)新研發(fā)的09mnNiDR制作。

該方案的特點(diǎn)是：項(xiàng)目投資一次可大幅度降低，制作周期較短，可加快項(xiàng)目整體裝置進(jìn)程，施工業(yè)績(jī)也較為明顯。據(jù)了解國(guó)內(nèi)不少中小型甲醇裝置（＜600 kt/a）都采用了此做法，但值得注意的是；大多數(shù)采用09mnNiDR材料制造的塔器相對(duì)出廠時(shí)間較晚且裝置運(yùn)行周期不長(zhǎng)，有待于通過一個(gè)運(yùn)行考核周期為三年以上時(shí)間進(jìn)一步來檢驗(yàn)實(shí)施效果。

通過考察和設(shè)計(jì)院溝通，為降低投資費(fèi)用，并能滿足要求，低溫甲醇洗工段的-70℃介質(zhì)設(shè)備用材料選用09mnNiDR。

2 09mnNiDR的特點(diǎn)及性能要求

09mnNiDR材料的特點(diǎn)：09mnNiDR為鐵素體＋珠光體組織，09mnNiDR通過降低碳含量使鋼中高鐵素體比例上升，具有韌性高，大沖擊功及-70℃的耐低溫性能，但韌性不太穩(wěn)定，在焊接條件下其韌性急劇下降，通常為原來的1/3以下，故設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)鋼板的沖擊功要求應(yīng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值3倍以上，設(shè)計(jì)溫度比操作溫度留有5～10℃的余量，適合在-70℃以上操作溫度條件下使用。

針對(duì)09mnNiDR的特點(diǎn)，在設(shè)備招標(biāo)及技術(shù)協(xié)議簽訂時(shí)提出了較嚴(yán)格的要求。09mnNiDR低溫壓力容器用鋼板除應(yīng)符合GB150.1～150.4-2011 《壓力容器》和GB3531-2008 《低溫壓力容器用低合金鋼鋼板》 標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)技術(shù)要求外，還應(yīng)滿足如下補(bǔ)充要求：設(shè)備受壓部件（殼體、封頭、接管）使用材料的生產(chǎn)廠家具有生產(chǎn)同類材料的豐富經(jīng)驗(yàn)，以確保提供符合要求的材料；具有ISO9001質(zhì)量體系認(rèn)證證書；用于制造壓力容器的材料附有相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求的檢驗(yàn)合格證書；用于制造壓力容器的材料進(jìn)廠按《固定式壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程》有關(guān)規(guī)定進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。

1）化學(xué)成分

鋼板的化學(xué)成分除應(yīng)符合GB3531-2008的規(guī)定外，對(duì)下述組成有如下限制。

C≤0.12%：P≤0.02%：S≤0.012%：CE≤0.45%

注：化學(xué)成分分析結(jié)果和碳當(dāng)量計(jì)算結(jié)果應(yīng)在材料合格證書表示。碳當(dāng)量的計(jì)算方法為：CE=C%+Mn%/6+（Ni%+Cu%）/15+（Cr%+Mo%+V%）/5

2）力學(xué)性能

試樣選取：拉伸、沖擊試樣應(yīng)取自垂直材料主扎制方向，對(duì)于厚度36mm以上的主體材料應(yīng)在1/4厚度處取樣。

夏比V形缺口沖擊實(shí)驗(yàn)：鋼板應(yīng)逐張做夏比V形缺口沖擊實(shí)驗(yàn)；試樣取樣方向?yàn)闄M向；實(shí)驗(yàn)溫度為：-70℃。

為了保證鋼板經(jīng)機(jī)加工、焊接和焊后消除應(yīng)力熱處理后滿足上述韌性要求，材料供應(yīng)商根據(jù)制造、焊接要求適當(dāng)提高上述沖擊值驗(yàn)收指標(biāo)，不低于1.5倍上述值。

09mnNiDR鋼板應(yīng)進(jìn)行夏比（V型缺口）低溫沖擊實(shí)驗(yàn)，沖擊實(shí)驗(yàn)溫度-70℃，沖擊功AKV≥41J，鍛件沖擊功AKV≥47J，焊接試板沖擊功AKV≥27J。厚度超過下列數(shù)值時(shí)需進(jìn)行超聲波檢測(cè)：鋼板厚度為16～20mm時(shí)，每批抽查20%，且最少一張；鋼板厚度大于20mm時(shí)，應(yīng)逐張檢查。檢測(cè)要求按《壓力容器無損檢測(cè)》JB/T4730規(guī)定的Ⅲ級(jí)為合格，按調(diào)制處理供貨的鋼板Ⅱ級(jí)為合格。鍛件按JB4726-4727，應(yīng)不低于Ⅱ級(jí)要求，設(shè)計(jì)壓力大于等于1.60MPa時(shí)，應(yīng)不低于Ⅲ級(jí)要求。

3）09mnNiDR鍛件

09mnNiDR鍛件應(yīng)符合GB150.1～150.4-2011 《壓力容器》和NB/T47009-2010 《低溫承壓設(shè)備用低合金鋼鍛件》中相關(guān)技術(shù)要求。

為了保證材料的質(zhì)量，材料只允許用舞陽(yáng)鋼鐵（集團(tuán)）有限公司、武漢鋼鐵股份有限公司、湘潭鋼鐵集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的材料。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，近年來國(guó)內(nèi)“Ni系”低溫用鋼的研制及“無Ni” 系低溫用鋼的完善化為石油化工用低溫容器的設(shè)計(jì)選材和設(shè)備國(guó)產(chǎn)化打下了一定基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上合理選材，可獲得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)我國(guó)大型合成氨以及煤加壓氣化等裝置的國(guó)產(chǎn)化有重要意義。

Material Selection Analysis of Low Temperature Methanol Washing Unit Washing Tower

Zhang Qiang，Tang Tian-peng

In the course of coal chemical project，the choice of synthesis gas purification process，low temperature methanol washing process has a large number of applications，due to low temperature conditions on the equipment material has special requirements.This paper focuses on the key issues in the design of the low temperature and pressure vessel in the low temperature methanol purifier，and introduces the two aspects of the selection and welding process of the low temperature pressure vessel.The design of the key equipment scrubber in the low temperature methanol washing device is described in detail.Analysis.

low temperature methanol washing；washing tower；material

TQ223.121

B

1003-6490（2017）01-0012-02

2017-01-15

李靈（1984—），男，四川內(nèi)江人，工程師，貴州桐梓化工有限責(zé)任公司氣化空分車間副主任。

收稿日期：2017-01-06

作者簡(jiǎn)介： 張強(qiáng)（1981—），男，河南虞城人，工程師，主要研究方向?yàn)槁葔A化工，煤化工。