DMTO 烯烃分离单元低温管道的设计

12CHEMICAL ENGINEERING DESIGN化工设计2014 ,24(2)DMTO烯烃分离单元低温管道的设计黎新理*中石化洛阳 工程有限公司洛阳471003摘要介绍甲醇制取低碳烯烃(DMTO)装置烯烃分离单元低温管道的设计，包括材料选用、设计要点、管道保冷和管道支架设计等。关键词烯烃分离 低温管道 设计甲醇制取低碳烯烃( DMTO)由反应技术和烯表1钢材在夏比试验 下冲击功的合格指标烃分离技术组成"。反应技术以催化剂的研制和钢材标准抗拉冲击功值Akv材料强度下限值 σ,试样数反应系统开发设计为核心，以甲醇为原料生产烯( MPa)(J)烃混合物;烯烃分离技术则是以反应产物为原料,碳钢及三个试样的平均值≥18≤450经杂质脱除、压缩、分离等过程生产聚合级乙烯低合金钢其中最小值12.6和丙烯，其核心是杂质脱除和分离流程的开发及> 450 ~515≥2014设计。DMTO装置烯烃分离单元采用中冷分离技术，仅有常规丙烯制冷，无乙烯制冷系统。烯烃>515 ~ 650≥2718.9分离单元管道设计温度可低至-1159C，存在大量奥氏体≥31通常意义上低于或等于-20C的低温管道。本文主高合金钢21.7要从低温管道的选材、设计原则、管道保冷和管道支架设计等方面浅谈DMTO装置烯烃分离低温2低温管道 的设计要点管道的设计。碳钢管在不低于- 20C时处于延性状态，可正1低温 管道选材常使用。如果使用温度低于或等于- 20C,碳钢管对于低温管道材料的技术要求一般是: 在低就逐渐变为以脆性为主，使用受到一定条件的限.制。低温管道设计主要考虑两个问题:①低温脆温下具有足够的强度和充分的韧性，具有良好的性;②保冷结构设计和由保冷需求而产生的-一系工艺性能、加工性能和耐腐蚀性等。其中低温韧列设计要求。其主要设计要点如下:性是最重要的因素。所以各国通常都对低温钢限(1)低温管道的布置在满足管道柔性下应使管定在最低使用温度下有-.定的冲击韧性值，以保道短，弯头数量少，且应减少“液袋”。证低温钢材在使用中的安全性。根据GB50316和(2)低温管道要考虑整个管道有足够的柔性,GB150标准的规定，钢材在夏比试验温度下冲击应充分利用管道的自然补偿。当无法自然补偿的功的合格指标，应按钢材标准抗拉强度下限值确时候，应设置补偿器。定，见表1。(3)低温管道间距应根据保冷后的法兰、阀烯烃分离单元低温材料的选用应经济合理,门、测量元件的厚度以及管道的侧向位移确定。满足设计温度下的低温冲击韧性、防止管系的脆(4)低温管道.上的法兰不宜与弯头或三通直接裂和脆断。低温钢应选用镇静钢即完全脱氧钢。焊接。低温管道上，靠近弯头或三通处，- -般不-般地，设计温度为-20~ - 46°C时， 可选用低温允许直接焊接法兰，为了拆卸螺栓时不破坏主管碳钢A333. GR.6; -46~ -115C时，可选用奥上的保冷层，需再延长- -段长度后再焊接法兰。氏体高合金钢06Cr19Ni10。主管上的仪表管嘴焊接连接时，同样有此要求。*黎新理:工程师。2007年毕业于华南理工大学化学工程专业。从事石油化工装置的管道设计工作。联系电话: (0379) 64885614,E - mail: lixl. lpec@ sinopee. com. cn。2014 ,24(2)黎新理DMTO烯烃分离单元低温管道的设计13对接法兰中只需要保证法兰-端留有拆卸螺栓的料有硬质聚氨酯泡沫塑料和泡沫玻璃，其主要性间距即可。为了说明一组控制阀顺利卸下其中任能见表2。何一个阀门而不影响管道保冷结构，而需恰当布表2两种保冷材料的性能比较置阀门位置，见图1。性能硬质聚氨酯泡沫塑料泡沫玻璃舞下螺检密度，Kg/m330~60.150 ~ 180导热系数,W/ (m. C)≤0.027≤0.064抗水汽渗差，主要依赖防潮层材料本体可以防潮透性能8F可施工性普通，可现场发泡，但发差，损耗高，异形件内仍需内部聚氨泡均匀性差酯发泡适用温度-65 ~80- 196 ~400范围,C每下螺栓。央狄保逼箱，允许哪检能检开，可不拆下对比各项指标，当设计温度大于或等于- 65°C图1调节 阀组布置示意图时，保冷层材料可选用硬质聚氨酯塑料泡沫;当(5)低温管道上的阀门宜安装在水平管道上,设计温度低于-65C时，在保证保冷层厚度基础阀杆方向宜垂直向上。低温阀门- -般是指设计温上，宜采用复合保冷技术，即保冷层为泡沫玻璃度低于- 46°C工作的阀门，其特点是主阀体与操作和聚氨脂复合材料，内保为- -层或多层泡沫玻璃手轮之间装有气柱和加长阀盖结构。这种结构的瓦块，外保为聚氨酯瓦块。作用使阀门从极低温度到工作点有一个温度梯度,当隔热层厚度≥80 mm时，应分层。当内外层等于或大于工作点时，气柱将处于某一能 使液化采用同种材料时，内外层厚度应相同;当内外层气体不再是液态而回复为气态的温度，并且阀盖采用不同材料时，内外层厚度的比例应保证内外加长的长度应能使阀杆填料的材料保持在允许操层界面处温度绝对值不超过外层材料安全使用温作的公称温度范围内。为了避免液态气质充满气度的0.9倍(摄氏温度)。柱，低温阀门要求安装在水平管道上，阀杆方向与奥氏体不锈钢表面接触的隔热材料应符合一般要求垂直向上。根据管网状况，低温球阀安《 工业设备及管道绝热工程施工及验收规范》CB装方向也有正装、反装的区别。J126要求，且其氯离子浓度不应超过25 ppm。(6)乙烯干燥器等设备由于存在再生工况，与4低温管道 的支架设计之相连的管道隔热既要考虑保冷，又要考虑保温,因此保温厚度非常大。管道设计时应考虑管道的低温保冷管道的支架，必须有防止产生“冷移动、管道与相邻的管道、设备及结构梁之间应桥”的措施。低温管道水平敷设时，一般在管留有足够大的间隙，特别是在弯头拐弯处，应充道底部垫有木块或硬质隔热材料块，以免管道中分考虑管道保温厚度，避免管道热胀时保冷层被冷量损失;低温管道垂直敷设时，支架若生根在相邻设备和结构梁破坏。低温设备_上，在设备和管道上均应垫有木块或硬低温管道容易气化，需要采取温度安全阀等质隔热材料块。措施保障管网安全。低温管道的支架设计应与其保冷结构--起整体考虑，支架的设计应在不破坏其保冷层的基础3低温管道的保冷设计上进行。低温管道水平數设时，一般采用管箍式选择经济保冷材料有最重要的两个技术指标:.结构，将支架管部紧固在保冷结构外，这样不仅①是导热系数，因为导热系数与管道的热损失成降低了施工难度和工程造价，而且对日后管道的正比，当有多种保冷材料可以选择时，材料的导维护也提供了很大的方便。金属管夹用螺栓紧固,热系数与其单位体积价格的乘积越小则越经济;管夹与保冷层之间加有橡胶垫片，确保当管道②是密度,通常材料密度越小，其导热系数越小。发生变形时,管道与保冷层之间没有相对位移,保目前国内的石化装置低温管道通常选用的保冷材. (下转第25页)2014 ,24(2)赵雯婷VCM 装置的管道吹扫及冲洗25扫特别有效。执行有专门的人员分工协调操作，即现场及控制对于VCM球罐、VCM高低沸塔、回收塔及废操作的操作人员在得到指挥人员的明确示意后方水汽提塔顶部工艺气放空管道均为竖直管，管道可开关阀门进行吹扫，特别注意在吹扫气体排出上无管件，且管道出口朝下，可以不用吹扫。口附近四周严禁有人员的分布。特别对于爆破法气相管道吹扫检验合格后，还需通人压缩空吹扫，管道内的杂物会随爆破气体迅速吹出，动气敞开吹半天至一-天，以保证管道内的水汽彻底能很大。因此，要求现场爆破口前方10米内不得除净以免管道积水生锈。有人、不得堆放物品，以确保安全。做好吹扫人员人身防护工作，操作人员应佩戴护目镜，防噪3吹扫过程中 安全注意事项音耳塞等安全装备。参与管道吹扫冲洗的人员均应经过系统的安4结语全、技术、操作知识培训，并在吹扫冲洗过程中对参与人员实行定岗责任制。现场指挥人员主要为保证吹扫工作的顺利高效进行，在吹扫前负责吹扫冲洗工作实施中的现场指挥及协调工作，应严格控制管道焊接、安装、试压质量，制定合避免工作中的脱节造成安全事故;仪表专业人员理的吹扫方案、选择合适的吹扫参数、设置合理在吹扫前后主要负责现场仪表的拆除及恢复安装的管道支架及吹扫口等，才能高效、有针对性对等工作;安全人员主要负责吹扫冲洗工作实施中管道进行吹扫及冲洗。的安全工作，严禁吹扫冲洗工作的实施中非相关参考文献人员在警戒区内随意走动;实施人员主要负责吹扫冲洗工作的实施(包括协助钳工进行相关管件、1GB50235-2010，工业金属管道工程施工及验收规范阀门等拆卸和恢复安装工作)，一切行动听从主要[S].(收稿日期2013-12 -24)指挥人员的号令。每次吹扫时，阀门的开关操作(上接第13页)冷层不会被管道磨损，延长管道的使用寿命。当间避免重叠，必要时可以与设备等专业协商整体管道公称直径大于250 mm时，需在每个螺栓处设考虑垫板。置加强板。螺栓与管道竖直方向的夹角为50°，这5结语样可以减少平行敷设的管道之间的管间距，此角度可根据管托长度现场调整。图2为- -种滑动支架DMTO装置烯烃分离低温管道在管道设计时应结构形式。充分考虑其管道材料的低温脆性，选择低温钢或保外屋加盟版外黄夹 胜者奥氏体高合金钢。为尽量减少冷损失，管道应保冷管夹选择恰当的保温材料及保温结构，同时采取合适确胶整片的支架形式，防止管道破坏，保证管系的安全性与合理性。曾托参考文南图2滑动支架 结构图1刘中民，齐越.甲醇制取低碳烯烃(DMTO)技术的研当塔器设备直径较小，如脱甲烷塔，且沿塔究开发及工业性试验[J]. 中国科学院院刊，2006, 21(5): 406 -408.敷设的管道较多时，设备平台、梯子及管道支架2国家质量监督检验检疫总局特种设备安全监察局，全国压生根件与设备之间均需要垫隔冷块，且设备要求力管道设计审批人员培训教材(第二版) [M].北京:中国热处理，这些生根件均需要预埋垫板。在设计此石化出版社，2011.部分管道支架时，应特别考虑这些生根件垫板之(收稿日期2013 -10-12)