浅谈洗涤塔的设计

武 爽

(中石化宁波工程有限公司，浙江 宁波 315103)

我国的煤炭资源丰富，而石油和天然气较为贫乏，为此，为了提高煤炭的经济、合理、高效、清洁利用，煤化工项目应运而生。洗涤塔作为煤化工气化工艺中的设备，在设计、制造、检验方面引起了高度重视。

1 设备工艺简介

来自气化炉的粗合成气进入文丘里洗涤器与洗涤水接触，再进入洗涤塔，经过高压冷凝液和灰水洗涤，实现降温，减湿，在出口的温度压力条件下，粗合成气为饱和蒸汽，达到适合的水汽比，送去变换单元。由洗涤塔侧面排出的洗涤水经激冷水泵加压后分成两路，一路去文丘里洗涤器作为洗涤水，另一路去气化炉的激冷室作为激冷水。

2. 设备结构

洗涤塔主要包括封头、塔体、裙座、塔内件等，设备结构如图1所示。其主要作用是用水去除气体中的灰分颗粒和杂质。设备分为三个区域，即底部的气液接触区，中部的洗涤区，顶部的气固、气液分离区。合成气经过洗涤塔的洗涤和净化后，基本上达到了干净的合成气体，进而送往变换单元。

图1 设备结构

3 设计参数

设计参数见表1。

表1 设计参数

4 材料选材及结构设计

4.1 材料选择

工程项目中，洗涤塔板材一般选择复合板材料，复合板基层主要分为Q345R，13MnNiMoR, 14Cr1MoR，选取的原则主要考虑温度、临氢环境。本设备的使用工况为设计压力7.1MPa，设计温度280℃，工艺介质临氢且腐蚀性较强，根据氢分压，通过Nelson曲线(图2)查询，综合考虑容器的制造工艺、材料焊接性能以及经济的合理性，设备材料最终选择14Cr1MoR+S31603，既满足了抗氢要求，又满足了防腐蚀要求。

图2 Nelson曲线

4.2 壁厚计算

4.2.1 筒体

通过SW6计算，筒体计算厚度δ=96.8mm，考虑4mm不锈钢复层，所以选取筒体名义厚度为δ=109mm(105+4)。

4.2.2 球形封头

考虑经济性和力学性能，上封头选择球形封头，计算厚度δ=46.5mm，名义厚度取δ=69mm(65+4)。

4.2.3 锥形封头

为了满足工艺需求，洗涤塔下封头采用了锥形封头。如图3。

图3 锥形封头

锥形封头分为带折边和不带折边两种形式，在考虑了本质安全和制造加工难度的情况下，本设备选用了无折边锥封。同时采用了分段壁厚结构设计，在既保证安全的情况下，又较少了钢材耗量，节约了成本，提高了经济性。

5 结束语

目前，整个化工行业比较严峻，项目竞标往往是低价中标，针对压力容器设计专业，控制成本的方法就是对设计进行优化。所以，设计过程中，在保证安全的前提下，选择合适的材料，减少设计裕量。通过设计优化，从而增强本单位在市场上的竞争力。