MTO裝置低溫介質泵管道設計

孫 亭

(中石化洛陽工程有限公司 配管室，河南 洛陽 471000)

MTO(Methanol to Olefins)裝置即甲醇制烯烴裝置，主要分為兩個單元，即甲醇制烯烴單元和烯烴分離單元。由于其原料甲醇可以由煤炭制成，比較適合我國國情，且原料甲醇中含硫等雜質較少，所產烯烴比較純凈，在食品包裝上應用比較廣泛，具有良好的經濟效益，故近年來發展比較迅速。甲醇制烯烴單元介質有甲醇、反應油氣、水系水、急冷水等，主要為高溫介質。烯烴分離單元介質主要是各種烯烴，需要在低溫狀態下運輸，因此本文主要結合烯烴分離單元，對低溫介質泵進出口管道以及輔助管道進行總結。

1 泵平面布置

低溫介質泵的平面布置與普通介質泵一樣，宜露天布置，在寒冷或多風沙地區可布置在室內；成排布置的泵應按防火要求、操作條件和物料特性分組布置；成排布置時，宜將泵端進出口中心線或泵端基礎邊對齊；成雙排布置時，宜將兩排泵的動力端相對，在中間留出檢修通道[1]。

本文中所提到的脫甲烷塔回流泵為露天布置，平面布置如圖1所示。

圖1 部分低溫介質泵平面布置

2 泵管道布置

泵是一種輸送流體的機械，在工業中廣泛使用，石油化工行業中多采用離心泵。本文中的低溫介質泵采用的就是離心泵。對于離心泵管道設計，首先要滿足PID的要求，確保泵的正常運行及維修檢查所需空間。另外泵是回轉動設備，受到外力的作用容易發生振動和變形，并引起噪音，嚴重時還會造成軸承損壞。因此，需要考慮泵出入口管道的柔性，盡量降低管道作用在泵管嘴處的力和力矩。此外，還要考慮泵維修檢查所需空間，使泵的管道、閥門手輪不影響其維修檢查。

根據輸送液體的特性和操作條件的要求，泵的進出口位置有軸進上出、上進上出、側進側出以及側進上出四種不同的方案。文中的泵采取的是軸進上出的方案。下面分別對進出口及輔助管道的管道布置做分析。

2.1 泵進口管道布置

首先，低溫介質泵應滿足一般常溫或高溫介質泵的配管要求。

(1)防止泵產生氣蝕現象。這需要保證泵的有效氣蝕余量，可通過調整塔的最低液面與泵入口中心線的高差來保證。同時，要確保泵進口管道需采取“步步低”進泵，不能有“氣袋”。而且，為保證氣體不在變徑處積聚，除輸送有固體顆粒的流體外，泵入口偏心異徑管應采用頂平安裝。注意廠家返回資料是否有檢修空間要求，在管道設計時應注意留出足夠的操作檢修空間。

(2)對于泵進口切斷閥及過濾器，如PID沒有明確要求，應按照規范由泵管嘴與進口管道公稱直徑決定其直徑尺寸。切斷閥需要考慮操作的便利；而對于過濾器，需留出取出金屬網所需空間。

其次，由于低溫閥結構不同，要求泵進口管道上所有閥門均應安裝在水平管道上，閥桿方向宜垂直向上。且主管有保冷層的低點排凝閥布置時，要加彎頭使排凝閥安裝在水平管道上，同時閥前管段長度在確保排凝閥手輪不與主管保冷層碰撞前提下盡量短。

最后，對進口管段的走向進行規劃，使管系的應力通過自然走向進行補償，并滿足設立支架的要求。

2.2 泵出口管道布置

泵的出口管道雖允許出現“氣袋”，但也需認真規劃其走向，以滿足PID以及操作的需要。出口管道上的異徑管應靠近泵的出口。閥門的設置基本同進口管道的設置。為防止流體倒流，在出口與第一道切斷閥之間設止回閥，止回閥最好設置在水平管段。止回閥和切斷閥公稱直徑尺寸相同，如PID沒有明確要求，應按照規范由泵管嘴大小與進口管道公稱直徑決定其尺寸。

出口管道高點應設置放空，主管與地面要有足夠的空間布置低點排凝的管道。若出口管道需拉至地面進行布置，除經過詳細應力分析的管道，一般此管段標高宜與泵軸標高一致。暖泵線截止閥應注意介質流向，應自止回閥后流向止回閥前。除工藝專業有特殊要求，互為備用的AB泵進出口管線不要求對稱配管。

出口低溫管道高點放空閥、壓力表根部閥宜水平布置，閥桿方向宜垂直向上，且應設置保冷支架。管道受安裝空間所限，部分閥門手輪過高時-，可將閥桿適當傾斜。但對于低溫水平管道上布置的閥門，其閥桿傾斜角度與豎直方向夾角不應大于30度。

當泵的出口管線有采樣器時，與采樣器相接入口管線材質均為不銹鋼，其管道等級應與采樣介質管道等級相匹配，對于低溫介質應采用低溫不銹鋼。

MTO裝置的低溫介質是C3、C4，屬于易燃易爆介質，因此當泵的出口管線有調節閥時，調節閥前后的兩個切斷閥安裝時注意泄壓孔的方向，確保當調節閥檢修時，切斷閥內汽化后的氣體介質不泄漏，可以密閉返回管線。

2.3 輔助管道的布置

為了保證泵的正常運轉，一般要在進出口管道上設輔助管道，以保護泵的性能。這需要根據PID上的要求，按照規范對輔助管道進行合理的設計。

(1)泵的輕烴排放、循環水、氮氣、排污等輔助管線公稱直徑都比較小，需要利用進出口的大管線設置適當的鄰管支架，以防止管線震動。

(2)旁通線：高揚程的泵啟動時，出口閥不易打開，且可能造成閥桿、閥座的損壞。因此設置旁通線，使高揚程的泵開啟容易，還可以減輕管道的振動以及噪音。

(3)平衡線：C3、C4比較容易汽化，為防止汽化后有氣泡進入泵內引起氣蝕而設平衡線。泵平衡線應步步高接至塔

(4)有輕烴排放的液態烴泵，其輕烴排放管線應注意管道等級分界。

(5)應注意核實泵的循環水、排污、氮氣、輕烴排放等輔助管線上切斷閥、視鏡、配對法蘭等是否泵制造商自帶。

3 泵支架設置

管道支吊架的作用主要是承受管道的重量荷載，限制管道發生非預期方向的位移以及控制管道擺動、振動。在靠近泵的管道上設置恰當的承重和限位支吊架，可以有效減少管道對泵管嘴的作用力和力矩。沒有進行應力分析的管線，進出口管道地面上支架應為可調高度支架，便于管道找正，并可避免因地面沉降而對泵管嘴的損壞。

4 結語

為保證泵的正常運轉以及方便操作檢修，從而確保裝置的平穩長周期運行，必須要認真地對泵的平面布置、管道規劃以及支架位置與形式等進行合理的設計，以滿足管道應力及泵管嘴受力的要求。我們在設計中應結合項目具體情況，綜合考慮，以使泵端管道設計更加方便合理。