浅谈低温甲醇洗管道配置的优化设计

孟凡成

（瑞星集团股份有限公司，山东泰安 271509）

浅谈低温甲醇洗管道配置的优化设计

孟凡成

（瑞星集团股份有限公司，山东泰安 271509）

低温甲醇洗是煤化工生产中的一项重要的步骤，分析了低温甲醇洗的流程和工艺特点，针对泵、换热器、塔等重点设备管线优化设计进行了分析和探讨，供业内参考。

低温甲醇洗；流程；特点；管线；优化设计

原料煤气化后产生的原料气经变换后，仍存在大量的CO2、H2S等酸性气体，诸多企业均采用低温甲醇洗工艺来除去这些酸性气体。

1 低温甲醇洗流程简介

变换气首先进入洗涤塔下塔脱除硫化物，然后进入上塔脱除CO2，合格的净化气送至液氮洗装置。液氮洗返回部分冷合成气在甲醇洗回收冷量，富液进入中压闪蒸塔闪蒸，闪蒸气通过压缩，然后再循环回到原料气中。富液低压解吸得到CO2产品气，回收冷量后送出装置。富含H2S甲醇液气提后的尾气，回收冷量并经水洗回收甲醇后放空。完全再生后的贫甲醇经主循环泵加压后进入洗涤塔，回收的H2S气体送往硫回收装置。

2 低温甲醇洗工艺特点

2.1 低温

利用甲醇在低温下（最低-60℃以下）的选择吸收性，分段吸收合成气中的H2S、CO2，使其净化。为保证管系在低温工况中有足够柔性、不会因脆变导致损坏，故需选取低温钢或不锈钢管道，如A333 Gr6或0Gr18Ni9、00Gr19Ni10等材料。

2.2 介质有毒、有害

2.3 换热系统中两相流的管道较多

低温甲醇洗属吸收、解吸工艺过程，富甲醇液中溶解了大量的H2、CO2、H2S等气体，在减压和加热过程中会有不同程度的闪蒸，会形成不稳定的两相流。而系统中存在两相流的管线很多，气液两相流体在管道内流动形态复杂多变，能形成多种流型，并且各处的密度不完全相同，在流体流动速度和流动方向发生变化时很容易引起管系的剧烈振动，在设计过程中要特别关注。

3 低温甲醇洗管道配置优化

在整个低温甲醇洗工艺过程中，可以看出泵、换热器、塔占据了低温甲醇洗设备的绝大部分。因此，优化好这些设备的管道配置十分必要。

3.1 泵的配管优化

在低温条件下，温度会对管线产生很强大的应力和推力，使得管线很容易破脆。因此，保持管线的柔性成了第一个要考虑的条件。因此，泵口的管线直管段不宜过长，在满足管道应力的条件下尽量减少弯头。此外，在低温甲醇洗的过程中，由于两相流的特性，使得液体中，溶有大量气体。因此，需根据介质流向确认所要采用径管为底平还是顶平，使得阻力减小，消除“袋形”。而对于贮槽到泵的进液管线应向泵的吸入口方向下降倾斜，防止泵内产生汽蚀，液体进贮槽的管道应向上倾斜，使气体流入贮槽内。

3.2 换热器的配管优化

3.2.1 氨冷器管线优化配置

在左右旋转位与左右侧屈位运动的图像采集过程中，患者的腰椎任一方向运动后回到中立位，停顿1～2 s以利于图像的配准，使图像的采集更加精确。

氨冷器在换热器中数量多，布置在塔的附近框架中，管线优化配置应做到以下几点：

（1）在管道设计中，管道穿过平板时，应避开板下的肋和梁；管道不得碰撞构架梁、立柱旁边的牛腿。

（2）连接换热器端头的管口管道，需要考虑管道的拆除，便于设备维修。

（3）对于气氨管道的设计，在管道布置时应考虑管线低点和管道 2‰～4‰整体坡向以避免 “液袋”的出现，与管廊连接部分，管道应由管廊坡向氨冷器或坡向氨分离器。

3.2.2 再沸器管线优化配置

再沸器是低温甲醇洗中换热器中的一种，在管线优化配置中应该做到以下几点：

（1）甲醇为有毒气体，不能随意排放。因此，管线配置时应该将排污管线连接至回收系统。

（2）升汽管与降液管应该尽量短而直，弯头数量尽量少。这样才能减少压降，从而满足管道对于应力条件的要求。

（3）与再沸器连接的进出管口方位应根据塔板的结构型式和再沸器的布置来决定。要特别注意，如果塔釜设有挡板，塔底再沸器的液相管和再沸器返回塔的管口应位于挡板一侧。

3.2.3 换热器管线配置优化

在低温甲醇洗工艺中，甲醇需与其他多种物料进行换热，实际生产中采用成组布置，管线配置优化应做到以下几点：

（1）换热器的管口及其方位，应根据管道布置要求来确定，为了降低换热器的安装高度或接管方便，可采用弯管或切线管口，但不管哪种管口形式都应便于流体的流动。

（2）对气液两相流的管道布置应使管道走向尽量短，不得出现液袋，且管道支架应牢固能防止振动。

（3）管道不宜布置在换热器的正上方，管道布置不应妨碍设备内部管束的抽出，管道布置也不应影响管箱或封头端的拆卸。

（4）冷流体被加热，密度下降，自行上浮，为减小阻力和混流宜采用下进上出；相反可以得出热流体上进下出。

3.3 塔的配管优化

对于塔管线的配置除了要考虑满足塔本身的配管要求外，还应该考虑低温对于管口受力的影响，以免管口受力太大。沿塔布置的多个大直径管道，应均匀布置，以免因管道重力造成塔体过大的偏载，若垂直荷载较大时，为降低最顶部承重支架生根点塔体的局部应力和更好的吸收塔自身的伸缩量，可在垂直管中间设弹簧吊架分担垂直荷载和型变量。

3.4 二氧化碳管道、尾气放空管道设计

二氧化碳和尾气管道压力较低而气体流量较大，对于此类大口径薄壁管应注意应力补偿及支撑。此外，管道应最大限度降低阻力，以保证二氧化碳出界区的压力和甲醇的再生度。

3.5 支架的配置优化

所有沿塔壁的管线与塔体接管口除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，以保证塔体安全可靠。

[1] 陈玉民，王亚敏.低温甲醇洗工艺节能降耗浅析[J].化工设计通讯，2014，（3）：44-46.

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Optimization Design of Low Temperature Methanol Washing Pipeline Disposition

Meng Fan-cheng

Low temperature methanol washing is an important step in the production of coal chemical industry.The process and technical characteristics of low temperature methanol washing are analyzed.The optimization design of pump，heat exchanger，tower and other key equipment pipelines is analyzed and discussed.Industry reference.

low temperature methanol wash；flow；characteristic；pipeline；optimal design

TQ021.2

B

1003–6490（2016）10–0007–02

2016–10–06

孟凡成（1965—），男，山东东平人，高级工程师，主要从事煤化工生产技术工作。