堿洗塔的管口方位設(shè)計(jì)

王京斯

(中國石化工程建設(shè)有限公司，北京 100101)

隨著我國對各種化工產(chǎn)品的需要量越來越大，烯烴分離裝置是化工生產(chǎn)中重要設(shè)備，它主要用于對各種化學(xué)成分的分離工作[1-2]。在烯烴分離裝置中都要用到堿洗塔設(shè)備，它是乙烯裝置中的重要設(shè)備，堿洗的目的是脫除裂解氣中攜帶的CO2，H2S氣體[3]。

堿洗塔通常有強(qiáng)、中、弱三段堿洗，一段水洗的常規(guī)流程。此堿洗塔塔身分為上部、中部、下部三個部分。塔上部從上到下依次進(jìn)行上部水洗，強(qiáng)堿、中堿、弱堿清洗的流程。上部清洗水由P-3015A/S提供，強(qiáng)堿液由P-3014提供，中堿液由P-3013提供。塔中部和下部進(jìn)行下部水洗，弱堿清洗的流程。下部清洗水由P-3020提供，弱堿液由P-3012A/S提供。

裂解氣自下而上流入與從上而下的堿液逆流接觸，堿濃度自上而下遞減，堿洗后的裂解氣再經(jīng)水洗除去攜帶的堿沫后往后續(xù)分離單元。在堿洗過程中，各段堿液循環(huán)使用，新鮮堿補(bǔ)充至強(qiáng)堿段以維持各堿段的濃度梯度，強(qiáng)堿段反應(yīng)完的堿液溢流到中堿段繼續(xù)反應(yīng)，中堿段反應(yīng)完后再溢流到弱堿段，堿洗后的裂解氣經(jīng)加壓、干燥、分離后得到乙烯產(chǎn)品[4-6]。堿洗工藝流程如圖1所示。

圖1 堿洗工藝流程示意圖

1 堿洗塔詳情

堿洗塔總高約62.88 m，直徑為2.20 m。按用途，設(shè)備管口分為工藝管口和儀表管口，按部位，設(shè)備管口分為塔上部管口(如圖2所示)，塔中部管口(如圖3所示)，塔下部管口(如圖4所示)，管口表見表1，圖5為堿洗塔設(shè)備平面布置圖，圖5中建北朝上。

續(xù)表1

表1 管口表

圖2 堿洗塔上部設(shè)備圖

圖3 堿洗塔中部設(shè)備圖

圖4 堿洗塔下部設(shè)備圖

圖5 堿洗塔設(shè)備平面布置圖

2 管口方位布置的基本思路

嘴口方位的布置與管道布置密切相關(guān)，管道布置應(yīng)從塔頂部到塔底部自上而下規(guī)劃，首先考慮塔頂和大直徑管道的布置和有特殊要求的管道布置，所以管口方位也應(yīng)從上到下規(guī)劃，優(yōu)先考慮大直徑管口方位。

管道布置分為操作側(cè)和檢修側(cè)，與管廊直接相接的管道應(yīng)盡量布置在操作側(cè)，塔的人孔應(yīng)放在檢修側(cè)。

設(shè)備管口的確定與管道建模要同步進(jìn)行，根據(jù)實(shí)際管道在走向和設(shè)備與設(shè)備間的相對關(guān)系進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)整，規(guī)劃出管口的最佳方位。

3 管口方位設(shè)計(jì)

3.1 上部管口方位設(shè)計(jì)

3.1.1 N2(頂部出口去E-3032 DN450)

從塔頂管口N2出來的管道要進(jìn)右邊的換熱器E-3032，E-3032在堿洗塔右邊的框架EL7500平臺上，可以確定N2的管口方位為正東。

3.1.2 N27(放空口DN150)

布置在罐頂。

3.1.3 N3(上部清洗水入口DN80)

工藝管口N3根據(jù)工藝專業(yè)要求(如圖6所示)，初步設(shè)計(jì)出N3布置方式，如圖7所示。

圖6 工藝專業(yè)對N3、N15、N19的要求

圖7 N3的方位設(shè)計(jì)示意圖

3.1.4 N12(上部清洗水出口DN80)

N12的方位根據(jù)工藝專業(yè)的要求(如圖8所示)分配角度(在圖7的基礎(chǔ)上)有兩種C和D，如圖9所示。

圖8 工藝專業(yè)對N12、N16的方位要求

圖9 N12的方位設(shè)計(jì)示意圖

根據(jù)管口方案C和D，規(guī)劃管道走向，布置出圖10～圖11兩種方案。

圖10 N12方位設(shè)計(jì)方案A

圖11 N12方位設(shè)計(jì)方案B

如圖10所示，方案A中N3(上部清洗水入口)是從P-3015S(P-3015在框架北右側(cè)的地面上)過來后上框架，有一組調(diào)節(jié)閥計(jì)劃布置在C-3011東側(cè)EL7500上，調(diào)節(jié)閥組南北方向布置。N12的管道也是從P-3015S過來。

這兩種布置方案，N12的管道相差不大，主要的區(qū)別在N3上，如果從N3管口出來的調(diào)節(jié)閥組按照方案B布置，北側(cè)是管廊，這一側(cè)還會有管道下來與管廊對接，那么這個區(qū)域?qū)容^擁擠，調(diào)節(jié)閥組將會阻擋整個通道，這樣設(shè)計(jì)不合理，如果把調(diào)節(jié)閥組如圖10布置，緊貼柱子布置，不占通道，所以方案A更合理。

3.1.5 N4(強(qiáng)堿進(jìn)口DN100)

根據(jù)工藝專業(yè)要求如圖12所示，N4的布置如圖13所示。

圖12 工藝專業(yè)對N4、N6、N8的方位要求

圖13 N4的布置示意圖

3.1.6 N5(強(qiáng)堿出口DN100)

根據(jù)工藝專業(yè)要求(如圖14所示)，布置方式有兩種，如圖15所示。

圖14 工藝專業(yè)對N5的方位要求

圖15 N5的2種方位布置方案示意圖

與N5相接的管道是直接接管廊的，所以N5應(yīng)設(shè)置在管廊側(cè)，對應(yīng)的管道走向有2種，如圖16～圖17所示。

圖16 N5方位設(shè)計(jì)方案A

圖17 N5方位設(shè)計(jì)方案B

如圖16～圖17所示，雖然兩種方案中方案B更節(jié)省管道，但是在實(shí)際建模時中遇到了困難，一是方案B中N5的管道附塔下來后要直接對準(zhǔn)P-3012S，管道附塔下來后的位置相對固定，而泵的位置待定，它們之間的可調(diào)整范圍很小，再考慮后續(xù)泵位置調(diào)整的不確定因素，給管道設(shè)計(jì)增加了難度，為了避免修改管口方位選擇方案A。

3.1.7 N6(中堿進(jìn)口DN100)

T#21-35單數(shù)層塔盤有2種布置方案，根據(jù)工藝專業(yè)的要求，如圖12所示，N6的方位有2種，如圖18所示。

圖18 N6的2種方位布置方案示意圖

需要注意的是上部的嘴子N5和N6標(biāo)高相差600 mm，不能放在同一個方位，N5的方位為W45N，所以N6的方位為方案E(E45S)。

3.1.8 N25(工藝氣體自E-3016來DN450)、N13(工藝氣體去E-3015ABCD DN450)

換熱器E-3016在堿洗塔的北側(cè)偏西的位置，根據(jù)#35層塔盤的布置圖，#35塔盤下方有個擋板SP-3，N25只要不開在降液管里即可。如此大的管徑，管廊在北側(cè)，管道肯定是放在塔的北側(cè)，優(yōu)先要考慮正角度的布置。比如正北，正西。N25下面的管口N13(工藝氣體去E-3015ABCD DN450)布置的管道也在堿洗塔的北側(cè)偏西的位置，并且比N25的管道還要往西。

可根據(jù)與管廊的相對關(guān)系布置管道走向方位，N25正北，N13正西。

3.1.9 N23(廢堿出口管徑 DN40)

工藝沒有方位要求，管口直徑比較小，方位待定。

3.1.10 N14(公用工程口)

無設(shè)計(jì)要求，方位N40W。

3.1.11 N7(中堿出口DN100)、N13(工藝氣體去E-3015 DN450)。

N7和N13位于塔上部和塔中部的連接部分。N13前文已規(guī)劃方位為正西。N7和N13都是從設(shè)備外壁上伸出彎頭后加短管后伸出塔壁，在塔內(nèi)直管段的間距是很小的，那就要求在分布方位時要考慮到這個因素，內(nèi)部的管子不能交叉。

N7(中堿出口DN100)管道從N7管口出來后進(jìn)入塔前方的泵，所以N7要放置在北側(cè)，因北邊東邊的管道較多，所有放在北偏西25度的位置N7(N 25 W)。

3.2 中部管口方位設(shè)計(jì)

3.2.1 N15(下部清洗水進(jìn)口DN80)

根據(jù)工藝專業(yè)要求，如圖6所示，塔盤和N15的布置有如下2種，如圖19所示。

圖19 N15的2種布置示意圖

需要注意的是，N15的管口和上面的N3有相同之處，同是附塔管道下來，同是接一組調(diào)節(jié)閥后進(jìn)泵，所以布局時可以統(tǒng)一考慮，布置在E45S合適。

3.2.2 N16(下部清洗水出口 DN80)

根據(jù)工藝要求，如圖8所示，N16有2種布置方案，如圖20所示。

圖20 N16的2種布置方案

因與N16相連的管道要直接與管廊相連，方案A更節(jié)省管道，選擇方案A，N16(W 45 N)。

3.2.3 N8(弱堿進(jìn)口DN100)

根據(jù)工藝專業(yè)的要求，如圖12所示，管口方案有2種，如圖21所示。

圖21 N8的2種布置方案

管道是從塔前方的泵(P-3012A)出來經(jīng)過一組調(diào)節(jié)閥后進(jìn)到N8，首先考慮把調(diào)節(jié)閥組布置在塔西側(cè)的EL7500平臺上，閥組南北走向，兩種方案的調(diào)節(jié)閥組都可以這樣布置，沒有本質(zhì)的區(qū)別，只是在實(shí)際的建模中，B方案的管道與其他管道碰撞，這一側(cè)有其他幾根45度的管道，不好排管，所以選擇方案A，N8(E 45 S)。

3.2.4 N22(工藝氣體到中部區(qū)域DN450)、N20(工藝氣體出口DN450)、N1(進(jìn)料口DN450)

N22、N20、N1是下部的管口，工藝無設(shè)計(jì)要求，因與N22，N20相關(guān)聯(lián)，所以一起布置。

工藝流程是從管廊過來的管道經(jīng)兩個閘閥后進(jìn)入下面的N1，分支經(jīng)閘閥后進(jìn)入上面的N22，再和中間的N20相連，3個閘閥要放在框架EL118400平臺上，所以把N22，N20，N1都放在正北方向。

3.2.5 N21(廢堿出口DN40)、N23(廢堿出口)、N24(廢堿出口)

N21和上部的N23、下部的N24是一樣的，都是廢堿出口，它們要連接在一起后進(jìn)入到堿洗塔右邊的D-3011，大致的設(shè)計(jì)方向是塔的東南方向，可一起規(guī)劃角度，N21(E 35 S)，N23(S 35 E)，N24(E 45 S)，管口間相差10°方便配管布置。

3.2.6 N17(廢堿出口DN40)

管道從N17出來后接到右側(cè)EL 7500平臺上的調(diào)節(jié)閥管道上，按配管接線設(shè)計(jì)為東偏西30°合適，N17(E 30 S)。

3.2.7 N18(弱堿出口DN100)、N19(弱堿進(jìn)口DN100)

N18與下面的N19(弱堿進(jìn)口DN100)相連接之后和下面正北方向的管道相接，所以N18和N19要布置在相同的角度。根據(jù)工藝專業(yè)要求，如圖6所示，N19管口布置有如下2種方案，如圖22所示，管道需要布置在管廊側(cè)，方案B更節(jié)省管道，可確定N18 N19方位都為W45N。

圖22 N18、N19的管口方位2種設(shè)計(jì)方案

3.3 下部管口方位設(shè)計(jì)

3.3.1 N9(弱堿出口DN100)

從N9出來的管道進(jìn)入堿洗塔前方的泵P-3012A，方向布置為正北。

3.3.2 N10(廢堿出口去D-3011 DN50)

N10出來的管道在EL4000平臺上布置一組調(diào)節(jié)閥后進(jìn)入右下方的D-3011，可以看出調(diào)節(jié)閥組放在這個位置不阻擋通道，方便操作，方位為正西。

3.3.3 人孔

堿洗塔共有9個人孔，全部布置在檢修側(cè)正南方。

3.4 儀表管口方位的設(shè)計(jì)

所有工藝管道畫好后，再規(guī)劃儀表管口，注意液位變送器和液位計(jì)口不要布置在降液管里。堿洗塔的儀表分為4種。

(1)液位變送器口K9A/B(W45S)K12A/B (E20N)K14A/B (W)；

(2)液位計(jì)口K4A/B(S20W)K8A/B(W15S)K11A/B(E20S)K13A/B(W20S)；

(3)溫度計(jì)口K10(E15S)；

(4)壓力變送器口K1 K2(S)K3(S40W)K5(S25W)K6(S30W)K7(S30W)；

至此，堿洗塔所有管口方位設(shè)計(jì)完畢。

4 結(jié) 論

堿洗塔管口方位的設(shè)計(jì)思路是：首先熟悉塔的工藝流程和結(jié)構(gòu)分布，設(shè)備平面圖，各設(shè)備間的相對位置關(guān)系，然后從上至下依次設(shè)計(jì)管口方位，優(yōu)先設(shè)計(jì)工藝管口，滿足工藝專業(yè)要求后再考慮配管的管道布置，同時兼顧大管徑，有應(yīng)力要求管道的配管布置，其次注意閥組的整體規(guī)劃，小管道和儀表的布置，最后注意細(xì)節(jié)上的要求即可。