C1601低温甲醇洗吸收塔的材料选择

腐蚀防护NG HUC1601低温甲醇洗吸收塔的材料选择马洪光孙绪军侯钦利(兖州煤业榆林能化有限公司陕西榆林719000)【摘要】本文简要介绍了甲醇生产工艺中关键设备甲醇吸收塔的结构特点和该设备在甲醇生产中的作用,重点介绍了如何进行吸收塔的材料选择,对吸收塔板材的选用作了详细的对比。【关键词】吸收塔材料选用低温材料1吸收塔在工艺流程中的作高,再生热耗少,操作费用低,能用和结构特点综合脱除气体中的H2S、COS、CO2溶液不起泡、不腐蚀,H,S浓缩简工艺气体净化是甲醇生产过单等优点,属于先进的净化技术程中的重要环节,目前国内甲醇目前被大型甲醇厂普遍采用。生产所采用的主要净化工艺主要吸收塔作为低温甲醇洗系统的关键核心设备,承担着脱除工有低温甲醇洗法( Rectisol)、聚乙二艺气体中HS、CO2的任务,结构图醇二甲醚法( Selexol法、NHD法)MEDA法、栲胶法V法)、惠醌二见图1。段I、Ⅱ、Ⅲ为CO2吸收磺酸钠法(ADA法)等。低温甲醇牲段,段Ⅳ、Ⅴ为HS吸收段。法使用冷甲醇作为酸性气体吸收液利用甲醇在-60℃左右的低温2材料选择下对酸性气体溶解度极大的物理特性,同时分段选择性地吸收原吸收塔设备数据表如下表1所料气中的H2S、CO2及各种有机碗示。从表1可以看出,吸收塔的操等杂质。该法具有溶剂吸收能力作压力高、操作温度低,工作介质大,溶液循环量小,气体净化度复杂、均为易燃易爆,中度危害介质。因此该设备的材料选择是合适将直接影响到设备的安全运行。在目前中国煤化工低温容器作者简介制造材料主要有国标牌号中国煤化工NDR,AME牌号的马洪光(1976一)工程师,主要从事化工设备管理工以及SS304等奥氏体CNMH可供选择,除了200901百油画化工迎高39{蚀防护表钢板在-70℃的温度下可证Akv≥设备总高■同时,根据GB150-98第1号修塔体分段改单,“09 MnNiDR厚度上限由60mm塔体段数段I+II段段IV分段定义C02洗C2冷洗段脱硫段改为100mm(钢板)预洗段从以上各方面来看,O9 MnNiDR介质富甲醇,净化气富甲醇净化气富S甲醇,变换气富忆S甲变换气是可以满足C601吸收塔的选材要分段高度m求的,但是,设计方考虑到该材质内径m在-60℃的工作环境下,已经接近操作温度(最低,362857141.0061863.636821其理论的极限低温-70℃,安全裕最画.)·C4.014285714量不足,且业主对国产09 MnNiDR操作压力(最厚板的质量抱有少量顾虑,所以低/最高)5.63/5.645.65/556/570570/57最终并未以09 MnNiDR作为c601MPa(g吸收塔的主体承压材料。设计温度(最低最高)℃0.3750.37522SA537腐蚀成分HCN,H2S, C02, HCN,该材料是一种压力容器用并NH3, COS经过热处理的碳锰硅钢板,分为氢蚀压力Pa(a)3.80年-39·c3.051在-21·c2.506在-16·c2.523在-14·cCl、C2、CB3三个等级,已经在化表2工行业得到了广泛的应用,Cl1的化学成分(%)冲击试验热处理状态为正火,Cl2、Cl3的热标准钢号S板厚温度A处理状态为淬火+回火。在低温容器行业中,Cll、C2应用的最为广GB3531-19960 MnNiDr≤0.025≤0.0206~60≥27泛,而其中又以SA537C12居多。GB3531-1996第1号修改单0 MnNIDR≤0.020≤0.0156-60低温甲醇洗技术的专利商为≥27业主提供的PDP中C601吸收塔的Q/WG(ZB)05KGD4≤0.020≤0.010≤60≥31主材就推荐选用SA537Cl1。根据ASME标准,SA537在厚度64mm<8l6MnDR因使用温度限制(30mm以GB3531-1996《低温压力容器用低≤75mm时,工作温度可达到-60℃,上时仅能使用到-30℃)外,其余合金钢钢板》及第1号修改单的差在厚度75mm<6≤100mm时,工作材料在适当状态下均可以作为本别中,同时对比国外标准,我们已温度可达到-46℃,如果高冲击功设备的承压主材。经可以看到,目前国产09 MnNiDr值,可用到-68℃。的主要性能指标已经优于国外同业主及设计方均认为该材料2.1 09MnNiDR类钢号(表2)。同时,在容标委的在C1601吸收塔的使用环境下低温0 9Mn NiDR钢板已经是我国于建议下,武汉钢铁公司、舞阳钢铁安全裕量不足,且如果单独定制1991年自行研制成功的-70℃级的公司、重庆钢铁公司等钢板生产高冲击功值的钢板,国产成品率低温压力容器用钢板,目前在国厂均制订了技术指标优于GB讲囗刷相对成本相对过高,故内得到了广泛使用,性能优良。经标准的企业标准。以09MnN中国煤化工议的整个塔体过多年的生产应用及改进,在板为例,在武钢的企业标准CNMH方案。SA203丹要设酯2a001腐蚀防护LRUSHIFANG地GrD的化学成分及机械性能如表3所示。化学成分%U饭性能拉仲实23SA203厚度(m)■厚度(m)Ps≤50>50≤50>50该材料是按照 ASME SA20/kn≤0.7|。.0.0350050.150.40.35325-|>5sA-203M标准(等同于 ASTM A203A203M-93)生产的一种低温碳钢,共分为A、B、D、E、F五个等级,化学成分其中A、B等级含N量225%,而P度(mD、E、F三个等级含N量35%,故[>6业内又将此钢材归为35N钢。而0s20708005以下00以下0403以下3235>0>5450D、E两种等级的板材则是化工低温设备制造最常用的材料。SA203要用35N钢,则必须使用奥氏体了多家相关企业的实际操作情况GrD的化学成分及机械性能如表4不锈钢以替代35Ni。最终确定了采用两种母材制造的所示按照H2S腐蚀理论可解释为,方案,即上半部(设计温度-60℃)在ASTM和AWS标准中,对钢中的镍含量会降低它在含硫化采用SA203GD,下半部(设计温度3.5Ni板材及焊材的低温韧性规定氢溶液中对应力腐蚀开裂的抵抗45℃)采用SA537CL1。其中为Aky-101≥27(此值为三个试力。原因是镍对阴极过程的进行SA537CL1在采购时要求冲击试验样的平均值,其中还规定了两个有较大的影响。含镍钢析氢过电温度为-60℃。应大于27J,另一个允许偏低,但位最低,氢离子很容易在含镍钢如此一来既保证了全塔的低不得低于20J)。且在ASME标准中表面放电成为氢原子并渗入钢内,温安全,又避免了 HISSC对筒体的明确说明,“钢板的最大厚度仅受其结果是钢对氢的吸留作用加强,破坏,圆满解决了C1601吸收塔的化学成分满足规定机械性能要求导致金属应力腐蚀开裂的倾向性选材问题。能力的限制”,并规定了,符合提高。而整个过程又在容器工作ASME标准的D、E两种等级的板材压力及材料内在残余应力的作用25板材订购的具体技术要求最大厚度为100mm,而通过计算吸下,和硫化物应力开裂的破坏过为了确保吸收塔的使用安全收塔的最大厚度为98mm,程相互影响,相互促进,最终导致我们和设计人员一起认真讨论研SA203GrD可以满足使用要求。但是材料破坏。故吸收塔也不能整体究,对及SA203GrD的板材订货又在专利商提供的PDP中提出以下采用全部采用SA203GD进行制造。提出了具体的技术要求:观点:从可选材料中可看出,只有(1)SA537CL1在设计温度低于-60℃时,适SA537CLl和SA203GrD最有实际选(a)钢板供货状态为正火处理用的材料是35镍钢。在具有腐蚀用价值,但各自又存在不利因素。状态。性的HS工作环境中35N钢对SA537CL在-60℃的设计温度下(b)钢板化学成份除应符合HSSC比碳钢更为敏感。然而在温安全裕量不足,而SA203GrD在高SA537的规定外,对下述组成有如和的H2S工作中,像低温下甲醇/于-30℃时会发生HsC下限制HS工作,关于HSC,35Ni钢就C≤0.12%;P≤0020%;S≤没有什么不利的地方。对于在H2S24最终方案0.015%;CE≤0.43工作中的35N钢规定了一个温度为了能够适应CJ6V凵中国煤化工冲击试样主轴线方上限,即-30℃。由于冷态工作和全部设计工况,经过CNMHG料的主轧制方向。高于-30℃的酸气工作的发生,需对各种问题的详细交流,并开昏闻钢夜的刀字性能试样应进行模拟200011百地化工设画|41腐蚀防护焊后热处理,模拟焊后热处理恒(c)拉伸、冲击试样主轴线方(f)逐张钢板均应按SA-578的温温度为590℃,保温5小时向应垂直于材料的主轧制方向。要求进行超声波检测,验收标准(d)钢板应逐张做夏比Ⅴ型缺钢板的力学性能试样应进行模拟为C级口冲击试验焊后热处理,模拟焊后热处理恒试验标准:SA-370,试样取温温度为590℃,保温5小时。3结束语样方向为横向;试验温度为-60℃;(d)钢板应逐张做夏比V型缺当试样尺寸为10×10×55m口冲击试验本文通过对低温设备吸收塔时:三个试样平均值≥27J;单个试验标准:SA-370,试样取样材料选择的介绍,阐述了吸收塔试样最低值≥20J。方向为横向;试验温度为-101℃在甲醇生产工艺中的作用和结构(e)钢板经机加工、焊接和焊当试样尺寸为10×10×5mm特点,通过技术比较合理的选择后消除应力热处理后,热影响区时:三个试样平均值≥27];单个的该设备的主材。目前该设备已的硬度值≤245HV10;材料实测常试样最低值≥20J经制造完毕并安装到位,准备投温抗拉强度应满足δb≤585Mna。(e)钢板经机加工、焊接和焊入生产,具体使用效果待项目投(f)逐张钢板均应按SA-578的后消除应力热处理后,热影响区料试车后进一步验证。要求进行超声波检测,验收标准的硬度值≤245Hv10;材料实测常为C级。温抗拉强度应满足δb≤585Mpa。(2)SA203GD(a)钢板供货状态为正火加回L参考文献火热处理状态,供货钢板的回火「1陈寿万,朱寿民.ASME规范低温用钢材料指南温度不低于595℃,且不小于0.5小时回火。2|秦晓钟,贾志忠.低温压力容器用钢板标准简介中国锅炉压力(b)钢板化学成份除应符合容器安全2002,18卷,第四期:16~17.SA-203的规定外,对下述组成有如3ASME锅炉及压力容器规范1998(含A99)目材料下限制:C≤0.2%;P≤0015%;「4]GB150-1998,钢制压力容器S≤0.010%;CE≤043中华压力管道网是中国化工经济技术发展中心和中国化工报社主办,服务于国内压力管道行业权威的门户网站,依托网络平台、丰富的资讯和强力的网站推广,为中小企业搭建诚信的供需平台,提供全方位的服务。中华压力管道网拥有丰富的媒介资源,能为商业用户和最终消费者提供及时、全面、准确、权威的行业新闻、产品、技术、应用和市场信息,是压力管道生产企业推广商务应用、产品及方案、进行市场调查、提升品牌形象的专业首选网站。联系人:彭万里手机:15901208482网站:中华压力管道网电话:010-59795339-8001网址:www.51gd.com.cn传真:010-64915386邮中国煤化工CNMHG42)要工设画|20901