低温甲醇洗装置配管设计探讨
吴胜军
（航天长征化学工程股份有限公司兰州分公司，甘肃 兰州730050）
［摘 要］介绍低温甲醇洗净化装置的工艺流程，结合低温甲醇洗工艺的特点，对600 kt/a合成氨系统配套低温甲醇洗装置管道布置设计要点进行分析和探讨，供业内参考。
［关键词］ 低温甲醇洗装置；低温泵；低温换热器；减压调节阀；塔器；尾气放空管；配管设计
［中图分类号］ TQ 113.26+4.3 ［文献标志码］ B ［文章编号］1004-9932（2015）
0 引 言
目前，国内外大型煤制合成氨、合成甲醇、合成油等项目变换气净化工段广泛采用低温甲醇洗工艺［1］。低温甲醇洗是一种物理吸收过程，甲醇作为吸收溶剂，利用变换气组分在低温甲醇中具有不同溶解度的特点，在高压下吸收H2S、CO2等酸性气体，以达到净化变换气的目的［2］。
随着化工项目的大型化，单套装置的规模越来越大，相应对于装置的管道布置难度和要求也越来越高。某600 kt/a合成氨装置已建成投产，其净化系统采用大连理工大学的低温甲醇洗专利技术［3］。现结合该项目的工程设计及施工现场、装置运行信息反馈，对低温甲醇洗装置管道布置设计要点进行分析、探讨和总结，供业内参考。
变换气（40 ℃，3.1 MPa）经一系列原料冷却器降温分离出水分后，进入H2S吸收塔，变换气中全部的H2S、COS和部分CO2被来自CO2吸收塔的富甲醇洗涤吸收后，进入CO2吸收塔，被贫甲醇（-53 ℃，3.2 MPa）洗涤除去所有的CO2后，净化气由CO2吸收塔塔顶引出，经换热后送后续合成工段。
2 低温甲醇洗系统的特点
（1）有毒有害、易燃易爆介质较多。系统中存在甲醇、氨、H2S、CO等有毒有害、易燃易爆介质，对系统的密封性、防火、防爆要求较高。
（2）系统温度变化范围较大。系统温度在-70～226 ℃，低温是系统的显著特点，对系统材料选择、管道布置有较高的要求。
（3）两相流管道较多。由于甲醇溶液溶有大量气体，在流动过程中介质极易汽化产生两相流，此外液氨管道也易因汽化而出现两相流现象。两相流管道易发生振动，对管道柔性、支吊架设计要求更高［4］。
（4）塔器较多，且以板式塔为主。低温甲醇洗工艺现普遍采用7塔流程，塔器较多，以板式塔为主。板式塔配管设计要同时考虑工艺流程要求、管口方位、内件以及管道支吊架等因素，相较于填料塔来说，配管设计难度更大，要求更高。
（5）换热网络复杂，换热器型式较多。低温甲醇洗是低温吸收、高温解吸的过程，为了尽可能回收能量，该装置配套多种型式的换热器，如普通管壳式、绕管式、板式换热器等，对于不同型式的换热器，应根据其结构特点进行合理配管设计，以满足工艺及装置稳定运行的要求。
3 低温甲醇洗配管设计要求
3.1 低温泵的配管
泵在低温下运行时，低温会对与泵相接的管道产生较大的推力和应力，即使不大的推力，也会产生很大的应力，所以低温泵管道布置要尽可能考虑管道柔性［5］。由于甲醇溶液溶有大量气体，在流动过程中介质极易汽化，为防止泵发生汽蚀，泵入口管道应尽量短，少拐弯，避免出现“袋形”。泵水平吸入管连接异径管，应采用顶平安装，泵入口典型配管如图2（a）所示。泵出口管道为防止阀门安装过高，增加管道柔性，止回阀安装在水平管上，弯管底部设置支吊架，泵出口典型配管如图2（b）所示。
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