低溫甲醇洗配管設計

陳秋玲 秦冉(中海油山東化學工程有限責任公司， 山東 濟南 250101)

低溫甲醇洗配管設計

陳秋玲 秦冉(中海油山東化學工程有限責任公司， 山東 濟南 250101)

結合低溫甲醇洗工藝特點，闡述了在管道設計中所應注重的一些問題。

低溫甲醇洗；氣液兩相流；配管

低溫甲醇洗工藝利用低溫甲醇作為酸性氣體吸收液，分段選擇性地吸收原料氣中H2S和CO2以及各種有機硫和雜質。該工藝已被廣泛應用在以煤、重油或瀝青等重質烴類為原料的合成氨、合成甲醇、煤制油等領域進行酸性氣的脫除。本文結合低溫甲醇工藝的特點，討論配管的一些設計思路。

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：操作壓力在3.0MPa左右，溫度-34℃～-75℃。因此，低溫是該過程的關鍵。

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，經減壓后部分氣體析出，所以裝置內的部分管線呈氣液兩相流態。

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，立管管徑一般應比水平管徑縮小一個等級，以提高介質流速使之形成環狀流[1]。

(3)調節閥應盡量放在下游設備附近，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。介質為氣液兩相的管道在最高點極易產生氣袋,因此在管道的配置中,應盡量避免氣袋或液袋的出現。若不可避免時,則應在最高點設置放空閥或在最低點設置放凈閥，手動調節防止管線產生氣阻或積液，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、尾氣水洗塔和氮氣氣提塔。因此,塔的配管就顯得尤為重要。

塔器上進出管線比較多，且塔體總高度比較高而塔徑小，管線的條理性很是關鍵。一般布設塔器上管線時應遵循兩原則。第一原則：塔器分為操作側和管道側,見圖1。

一般所有檢測口及操作平臺應分布在操作側，而工藝接管口應分布在管道側。第二原則：塔器上的管道布置應從上到下、上下兼顧。塔上管道布置應從塔頂至塔底進行規劃，并應優先布置塔頂管道、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生矛盾，這就需要上下兼顧。敷設在管道側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，給支架的設置和施工帶來方便。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 塔器操作側和管道側的劃分示意圖

(6)由于該工序多在低溫下進行，需要對低溫管線做管道應力分析及柔性設計。缺少必要的應力計算就會造成跑冒滴漏，支架破壞，甚至設備局部破壞。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專業進行應力分析，以確保配管滿足管線的柔性要求。

3 塔器管口方位的確定

根據工藝要求結合塔內件結構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,其開設方位受塔內塔盤的降液板位置限制最嚴格,必須開設在上下兩塊塔盤的非降液區域。

(2)人孔:人孔應朝向檢修側,開設在沒有降液板的方位，并設有平臺，使操作人員能夠方便、安全的進出塔內。為方便塔內件的吊裝，人孔應設在塔頂吊柱工作范圍內。人孔應盡量上下布置在同一角度上，最大限度地方便塔頂吊柱的設置及塔內件的吊裝，并且看起來也整齊美觀。

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

氣相取樣口和測溫口應避開塔板降液槽的氣相區，液相取樣口和測溫口應設在降液管區域的塔板持液層內。

在所有管口方位的設置時還應避開一些進料口的內部支撐部件。

（文章題目：低溫甲醇洗配管設計）

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,以保證塔更安全可靠。

5 結語

低溫管線在配管時要保證足夠的柔性。由于氣液兩相流態的多樣性和復雜性，對管道和設備易產生振動和疲勞破壞，所以在配管時應使氣液兩相流管線盡量短，合理布設，以確保生產裝置的安全穩定運行。

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

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

陳秋玲(1979-)，女，工程師，2008年畢業于昆明理工大學應用化學專業獲碩士學位，主要從事化工方面設計工作。