低温甲醇洗设备及管道布置设计

摘要：介绍了低温甲醇洗工序的各类设备布置和管道布置设计的要点。通过对设备布置和管道布置的设计优化，有利于完善设备布置和管道布置的设计，满足工艺过程、操作、检修和节约成本的要求。

关键词：低温甲醇洗；设备布置；管道布置；优化设计

低温甲醇洗是煤化工净化装置变换工序后的工序，其对气体净化脱除CO2和H2S起着重要的作用，而低温甲醇洗工序的设备布置设计和管道布置设计的好坏，直接影响装置运行、装置的投资成本，因此做好其设备布置和管道布置的设计工作，对甲醇洗装置乃至整个项目起着至关重要的作用。

1低温甲醇洗设备布置设计

1.1设备布置的基本要求

[1-2]（1）满足工艺流程的要求，按照流程顺序和同类设备适当集中相结合的方式布置。（2）布置紧凑，节省占地面积和管道投资。（3）满足操作、维护、检修、施工和消防的要求。（4）满足安全生产、环境保护、工厂总体布置要求。（5）设备布置应满足标准规范如防火间距等要求。（6）设备平面布置、竖向布置，应结合管道布置的要求确定。

1.2工序内主要设备的布置要求

1.2.1动设备类（1）泵类：低温甲醇洗冷区流程的泵类设备按照工艺流程顺序统一布置在装置内主管廊的下方。贫甲醇泵设备较大，一般露天布置在热区贫甲醇罐附近，便于操作和检修。若在寒区，需设置泵房，应考虑泵房内设置吊车，便于设备检修。热区内与甲醇水分离塔和热再生塔相关的泵设备，满足流程最短的要求，布置在热区结构框架的下方。（2）氢气循环气压缩机：本工序的压缩机一般布置在装置的边缘，布置时一定要考虑压缩机的驱动功率，如果功率大于等于150kW,则压缩机与其他甲类工艺设备的距离不得小于9m，以满足防火间距的要求。

1.2.2塔类塔类设备布置需重点考虑：①从大型设备的吊装考虑，塔类设备一般布置在装置的外侧;②从塔内件安装考虑，布置在外侧以方便吊装、安装塔内件;③便于日常维护和检修;④注意塔设备与框架或管廊的距离，保证离开塔的管道满足管道支撑的要求。

1.2.3换热器类[3]卧式换热器的布置要考虑的因素：①换热器的基础高度，应能满足换热器上、下管口配管空间的要求;②要考虑换热器抽空空间的要求及换热器封头盖的检修要求;③换热器的固定端位置需要考虑连接管道的柔性计算需要;④应避免换热器的中心线与结构梁中心线重合，以确保换热器配管上下穿管通畅。立式绕管式换热器布置考虑的因素：①因绕管换热器的高度较高，布置的位置应考虑其吊装检修的要求，方便吊装;②绕管换热器下部应能满足管口配管的管道空间要求;③绕管换热器上部配管需考虑其检修、施工的操作框架，及其顶部管道的支撑要求。立式再沸器布置考虑的因素：①再沸器与精馏塔关联，宜按照工艺流程顺序靠近塔设备布置，通常安装在独立支架或框架上。做独立支架时，需注意侧面壳程管口的方位和标高与结构水平支撑梁、斜撑避开布置;②再沸器的支撑高度需满足工艺要求，其上方应留有足够的检修空间;③做独立支架布置时，框架内的净空需保证再沸器保温后的空间要求;④安装高度应保证其最低接管位置标高与地面的净空高度要求。

1.2.4槽罐容器类贫甲醇罐布置的基础标高，应能满足贫甲醇泵的汽蚀余量的要求，且保证其顶部入口和底部出口去贫甲醇泵的管线配管，与相关设备相对位置相适应，考虑入口控制阀组的放置，做到流程顺畅。

1.2.5热再生塔系统设备布置高差要求从H2S馏分热交换器至H2S馏分氨冷器，再到H2S气体分离罐，要求设备布置步步低，需保证管线自流，并且需保证H2S气体分离罐的布置标高满足工艺要求，使得H2S气体分离罐底部的富甲醇管线的压力满足去H2S浓缩塔的要求。1.3总图布置的相对位置考虑因素（1）变换工段的单元应相邻布置，保证上下游管道的交接顺利。（2）如果低温甲醇洗内设CO2放空筒，应保证其与空分装置的空气吸入口的位置合理，不会对空分装置产生影响。

2低温甲醇洗管道布置设计

2.1两相流管道的设计

（1）设计时尽量减少弯头，缩短管长，降低阻力降。（2）气液两相流尽量减少水平管段的长度，以避免管道振动。做管架时应注意加固。（3）从含硫甲醇闪蒸罐或闪蒸塔、无硫甲醇闪蒸罐或闪蒸塔去H2S浓缩塔的管线，减压控制阀组尽量靠近H2S浓缩塔，减少控制阀组后的水平管段，附塔部分的管线适当缩径，减小管线因流型不当引起的振动。

2.2有阻力降要求的工艺管路系统

洗涤塔的段间冷却器进出口管线系统的阻力降需满足工艺要求。从洗涤塔上段和中段升气筒集液箱采出的工艺物料去段间冷却器冷却后，再返回塔的整个管路系统（包括段间冷却器）的阻力降要小于塔内升气筒集液箱液体采出处与返塔处的压差。主要从两个方面控制压差，满足工艺要求：一是保证集液箱内的正常操作液体有足够的静压差；二是保证管线系统的配管弯头尽量少，管线长度尽量短，段间冷却器的压力降尽量小。

2.3低温管道的设计要求

[1]（1）低温介质管道的布置在满足柔性下应使管道短，弯头数量少，且应减少液袋。（2）低温介质管道应利用管道自然形状达到自然补偿。（3）低温介质管道间距应根据保冷后法兰、阀门、测量元件的厚度以及管道的侧向位移确定。（4）低温介质管道上的法兰不宜与弯头或三通直接焊接。

2.4塔类设备附塔管线及管口布置与平台的协调设计

对于低温甲醇洗工序中洗涤塔、H2S浓缩塔等，爬塔管线比较多，怎样布置好附塔管道，方便操作维修，又能与平台设置协调布置，主要考虑：（1）根据工艺和内件的要求，布置好管口的方位和塔盘的方位。含有甲醇的进料管: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，有效利用相应的塔盘,提高塔盘效率。（2）人孔:开设在没有降液板的方位，应朝向检修侧，并设有平台。操作既方便又美观。（3）液位计口:液位计及液位调节器的接口应开设在能从平台或梯子上容易观测和检修的位置，不应开设在降液区,以免受流入液体的影响而计量不准。（4）塔上管线的垂直布置:为了减少支撑,若无特殊要求,管线离开管口后一般应立即向下,并沿着与塔平行的方向尽可能集中布置,以利于统一支撑。（5）兼顾考虑管口法兰的安装、拆卸、维修方便。管口的标高越高，其附塔管线宜居中布置，在满足工艺和内件管口方位要求的前提下，宜按照各管口标高的顺序，由居中布置向两侧布置附塔管道，形成“金字塔”式的管口分布。这样平台设置时，能够确保多数管口在平台上顺利安装、拆卸和检修。

2.5其他配管设计注意事项

（1）原料气管道进装置的配管要考虑喷入甲醇位置至绕管冷却器的距离要求。（2）甲醇洗装置多数不锈钢管道，其支撑管道为碳钢管道时，如果与主管焊接时，应考虑支撑管道有一段与主管材质一致的管道，以免异种钢之间焊接对主管造成影响。（3）所有低温管道要求选用保冷用的管架。（4）由于甲醇洗爬塔的管道较多，故这些爬塔管口的方位要注意间距，保证保温、保冷和管架安装（特别是弹簧支吊架的安装间距）的间距。附塔管线的管架、平台预焊件注意错开布置，以免预焊件互相碰撞。（5）温度计管嘴开设在液相区，要求温度计套管与塔板内液体接触，而压力计管嘴开设在塔板下的汽相区。（6）对于大的控制阀，配管时应注意仪表返回的控制阀膜头的型式、平面四个方向所占的空间，管道设计应满足其空间要求。

3设备布置和管道布置的优化设计

3.1常规布置

常规低温甲醇洗的设备布置，一般会按照冷区域的设备布置在管廊的一边，即吸收区与解吸区同侧布置，热区域在管廊的另一边,也有的是冷区和热区在同一侧沿着管廊单边布置，当然这两种方案都是按照工艺流程顺序布置，也考虑了操作检修，但是忽视了一点，即甲醇洗工序作为一个冷区工艺设备和工艺流程居多的工序，其冷区设备之间连接的管道均为低温使用的不锈钢管道，而热区设备多为碳钢管道，按照上述布置方案虽然能够满足流程要求，但其冷区的设备之间的管道在装置布置的长度方向很长，设备布置上吸收区与解吸区间有多个换热器布置，其连接的管道较长，并且需要通过管廊沿线敷设连接，一方面导致不锈钢管道的投资增加，另一方面管廊宽度和荷载也因众多设备连接的管道空间占位而增加结构投资。

3.2优化方案

因为冷区的设备布置流程长，可采用将冷区分成两部分，分别布置在管廊的两侧，吸收区及其紧密相关的设备布置在管廊一侧，解吸区及相关换热器框架布置在管廊的另一侧，冷区吸收区与解吸区之间的管道连接，只需要跨过管廊连接两侧的设备即可，减少了低温不锈钢管道设计的长度。具体方案：吸收塔及塔间绕管深冷设备布置在一侧，CO2产品塔、H2S浓缩塔、闪蒸塔、气提塔等设备布置在吸收塔区域的对面，中间为管廊区域，热区框架及相关设备占地面积相对小，可与吸收塔区域设备在管廊的同一侧布置。

3.3应用实例效果

某项目通过上述设备布置的优化调整及热区设备布置的优化，将低温甲醇洗工序的设备布置以设计模块化的观念，使得低温甲醇洗装置布置在满足工艺流程和操作方便的基础上更加紧凑、美观，同时加强了各个框架的联系，既节省了投资，又增加了操作检修的便捷性。通过同等规模的项目应用实例对比，节省装置占地面积约1900m2，节省不锈钢管道约165t，总计节省投资约690万元。

4结束语

通过掌握低温甲醇洗工序各类设备的设备布置设计和管道布置设计，有利于做好布置管道的工程设计。通过对工艺流程的分析，对设备布置和管道布置进行优化，能够减少占地，减少管道配管长度，总体上降低了装置的投资。

参考文献

[1]SH3011-2011，石油化工金属管道布置设计规范[S].

[2]SH3012-2011,石油化工金属管道布置设计规范[S].

[3]袁建军，陈立著，冯德林.低温甲醇洗工艺中换热设备的布置与配管[J].化肥设计，2016,20（1）:4.

作者：路俊峰 单位：东华工程科技股份有限公司