低温甲醇洗配管设计

陈秋玲 秦冉(中海油山东化学工程有限责任公司， 山东 济南 250101)

低温甲醇洗配管设计

陈秋玲 秦冉(中海油山东化学工程有限责任公司， 山东 济南 250101)

结合低温甲醇洗工艺特点，阐述了在管道设计中所应注重的一些问题。

低温甲醇洗；气液两相流；配管

低温甲醇洗工艺利用低温甲醇作为酸性气体吸收液，分段选择性地吸收原料气中H2S和CO2以及各种有机硫和杂质。该工艺已被广泛应用在以煤、重油或沥青等重质烃类为原料的合成氨、合成甲醇、煤制油等领域进行酸性气的脱除。本文结合低温甲醇工艺的特点，讨论配管的一些设计思路。

1 工艺特征

1.低温 甲醇在低于-30℃时，吸收CO2、H2S、COS等极性气体的溶解度大大增加。此工艺参数：操作压力在3.0MPa左右，温度-34℃～-75℃。因此，低温是该过程的关键。

2.气液两相流 本工艺包括加压吸收和减压再生等过程,因甲醇中溶有大量气体，经减压后部分气体析出，所以装置内的部分管线呈气液两相流态。

2 配管的一般原则

(1)放空与排净 ①气体:由于夹带、溶解于甲醇中的H2S、CO等气体有毒,不能直接排入大气,须密闭收集汇入总管，送至火炬系统燃烧处理。②液体:甲醇液有毒可燃且溶有毒性气体H2S、CO等,故装置内的排净不能就地排放,须通过排污总管收集至污甲醇槽,集中处理。

(2)对于有气液两相流的管道，立管管径一般应比水平管径缩小一个等级，以提高介质流速使之形成环状流[1]。

(3)调节阀应尽量放在下游设备附近，使两相流管线尽量短。

(4)尽量采用“步步高”或“步步低”的配管方式。介质为气液两相的管道在最高点极易产生气袋,因此在管道的配置中,应尽量避免气袋或液袋的出现。若不可避免时,则应在最高点设置放空阀或在最低点设置放净阀，手动调节防止管线产生气阻或积液，并将排放物料接至排污总管收集。

（5）塔器配管[2]低温甲醇洗工艺多数为7塔流程：洗涤塔、CO2解吸塔、H2S浓缩塔、热再生塔、甲醇/水分离塔、尾气水洗塔和氮气气提塔。因此,塔的配管就显得尤为重要。

塔器上进出管线比较多，且塔体总高度比较高而塔径小，管线的条理性很是关键。一般布设塔器上管线时应遵循两原则。第一原则：塔器分为操作侧和管道侧,见图1。

一般所有检测口及操作平台应分布在操作侧，而工艺接管口应分布在管道侧。第二原则：塔器上的管道布置应从上到下、上下兼顾。塔上管道布置应从塔顶至塔底进行规划，并应优先布置塔顶管道、大直径管道和有特殊要求的管道，再布置其他管道。并且沿塔壁敷设的管道，从上向下贯穿时，为了不与下方接管口连接的管道发生矛盾，这就需要上下兼顾。敷设在管道侧沿塔壁上下的管道可在塔外壁呈同心圆布置或沿塔外壁呈切线布设，给支架的设置和施工带来方便。但塔顶油气线一般管径较大，其支架也大，需单独布置在较大的圆周上，以便支架的施工安装。

图1 塔器操作侧和管道侧的划分示意图

(6)由于该工序多在低温下进行，需要对低温管线做管道应力分析及柔性设计。缺少必要的应力计算就会造成跑冒滴漏，支架破坏，甚至设备局部破坏。所以对于温度低(温度≤-50℃)，管径粗(管径≥DN200)的管线需要提给管机专业进行应力分析，以确保配管满足管线的柔性要求。

3 塔器管口方位的确定

根据工艺要求结合塔内件结构形式并遵循上述第一条原则，其方位确定原则为：

(1)工艺物料接管口：由于含有气体的甲醇为气液两相流动流体,其开设方位受塔内塔盘的降液板位置限制最严格,必须开设在上下两块塔盘的非降液区域。

(2)人孔:人孔应朝向检修侧,开设在没有降液板的方位，并设有平台，使操作人员能够方便、安全的进出塔内。为方便塔内件的吊装，人孔应设在塔顶吊柱工作范围内。人孔应尽量上下布置在同一角度上，最大限度地方便塔顶吊柱的设置及塔内件的吊装，并且看起来也整齐美观。

(3)仪表接口:液位计的接口应开设在借助平台或梯子可操作的方位上，以便于维修。并且不应开设在进料管口对面的60°范围内,以免受流入液体的影响而计量不准。

气相取样口和测温口应避开塔板降液槽的气相区，液相取样口和测温口应设在降液管区域的塔板持液层内。

在所有管口方位的设置时还应避开一些进料口的内部支撑部件。

（文章题目：低温甲醇洗配管设计）

4 支架的选型

由于本装置的塔器均为薄壁塔,所有沿塔壁的管线在与塔体接管口第一道设为承重架外，其余沿塔体均宜设为导向架，借助地面或框架做下一承重架，以便将承重力落在地面或框架上。这样可避免因塔身单个焊件不能承受过大的力而设置过多的弹簧支架或因局部受力过大而引起塔身的局部变形,以保证塔更安全可靠。

5 结语

低温管线在配管时要保证足够的柔性。由于气液两相流态的多样性和复杂性，对管道和设备易产生振动和疲劳破坏，所以在配管时应使气液两相流管线尽量短，合理布设，以确保生产装置的安全稳定运行。

[1]刘卫坤.煤制合成气气液两相流管道布置探讨[J]化工设计通讯，2006,32(3)：42-43.

[2]张德姜,赵勇,等.石油化工工艺管道设计与安装[M]北京:中国石化出版社,2001.

陈秋玲(1979-)，女，工程师，2008年毕业于昆明理工大学应用化学专业获硕士学位，主要从事化工方面设计工作。