12CHEMICAL ENGINEERING DESIGN化工設(shè)計(jì)2014 ,24(2)DMTO烯烴分離單元低溫管道的設(shè)計(jì)黎新理*中石化洛陽(yáng) 工程有限公司洛陽(yáng)471003摘要介紹甲醇制取低碳烯烴(DMTO)裝置烯烴分離單元低溫管道的設(shè)計(jì)，包括材料選用、設(shè)計(jì)要點(diǎn)、管道保冷和管道支架設(shè)計(jì)等。關(guān)鍵詞烯烴分離 低溫管道 設(shè)計(jì)甲醇制取低碳烯烴( DMTO)由反應(yīng)技術(shù)和烯表1鋼材在夏比試驗(yàn) 下沖擊功的合格指標(biāo)烴分離技術(shù)組成"。反應(yīng)技術(shù)以催化劑的研制和鋼材標(biāo)準(zhǔn)抗拉沖擊功值A(chǔ)kv材料強(qiáng)度下限值 σ,試樣數(shù)反應(yīng)系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)為核心，以甲醇為原料生產(chǎn)烯( MPa)(J)烴混合物;烯烴分離技術(shù)則是以反應(yīng)產(chǎn)物為原料,碳鋼及三個(gè)試樣的平均值≥18≤450經(jīng)雜質(zhì)脫除、壓縮、分離等過(guò)程生產(chǎn)聚合級(jí)乙烯低合金鋼其中最小值12.6和丙烯，其核心是雜質(zhì)脫除和分離流程的開發(fā)及> 450 ~515≥2014設(shè)計(jì)。DMTO裝置烯烴分離單元采用中冷分離技術(shù)，僅有常規(guī)丙烯制冷，無(wú)乙烯制冷系統(tǒng)。烯烴>515 ~ 650≥2718.9分離單元管道設(shè)計(jì)溫度可低至-1159C，存在大量奧氏體≥31通常意義上低于或等于-20C的低溫管道。本文主高合金鋼21.7要從低溫管道的選材、設(shè)計(jì)原則、管道保冷和管道支架設(shè)計(jì)等方面淺談DMTO裝置烯烴分離低溫2低溫管道 的設(shè)計(jì)要點(diǎn)管道的設(shè)計(jì)。碳鋼管在不低于- 20C時(shí)處于延性狀態(tài)，可正1低溫 管道選材常使用。如果使用溫度低于或等于- 20C,碳鋼管對(duì)于低溫管道材料的技術(shù)要求一般是: 在低就逐漸變?yōu)橐源嘈詾橹?，使用受到一定條件的限.制。低溫管道設(shè)計(jì)主要考慮兩個(gè)問題:①低溫脆溫下具有足夠的強(qiáng)度和充分的韌性，具有良好的性;②保冷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和由保冷需求而產(chǎn)生的-一系工藝性能、加工性能和耐腐蝕性等。其中低溫韌列設(shè)計(jì)要求。其主要設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下:性是最重要的因素。所以各國(guó)通常都對(duì)低溫鋼限(1)低溫管道的布置在滿足管道柔性下應(yīng)使管定在最低使用溫度下有-.定的沖擊韌性值，以保道短，彎頭數(shù)量少，且應(yīng)減少“液袋”。證低溫鋼材在使用中的安全性。根據(jù)GB50316和(2)低溫管道要考慮整個(gè)管道有足夠的柔性,GB150標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，鋼材在夏比試驗(yàn)溫度下沖擊應(yīng)充分利用管道的自然補(bǔ)償。當(dāng)無(wú)法自然補(bǔ)償?shù)墓Φ暮细裰笜?biāo)，應(yīng)按鋼材標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值確時(shí)候，應(yīng)設(shè)置補(bǔ)償器。定，見表1。(3)低溫管道間距應(yīng)根據(jù)保冷后的法蘭、閥烯烴分離單元低溫材料的選用應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理,門、測(cè)量元件的厚度以及管道的側(cè)向位移確定。滿足設(shè)計(jì)溫度下的低溫沖擊韌性、防止管系的脆(4)低溫管道.上的法蘭不宜與彎頭或三通直接裂和脆斷。低溫鋼應(yīng)選用鎮(zhèn)靜鋼即完全脫氧鋼。焊接。低溫管道上，靠近彎頭或三通處，- -般不-般地，設(shè)計(jì)溫度為-20~ - 46°C時(shí)， 可選用低溫允許直接焊接法蘭，為了拆卸螺栓時(shí)不破壞主管碳鋼A333. GR.6; -46~ -115C時(shí)，可選用奧上的保冷層，需再延長(zhǎng)- -段長(zhǎng)度后再焊接法蘭。氏體高合金鋼06Cr19Ni10。主管上的儀表管嘴焊接連接時(shí)，同樣有此要求。*黎新理:工程師。2007年畢業(yè)于華南理工大學(xué)化學(xué)工程專業(yè)。從事石油化工裝置的管道設(shè)計(jì)工作。聯(lián)系電話: (0379) 64885614,E - mail: lixl. lpec@ sinopee. com. cn。2014 ,24(2)黎新理DMTO烯烴分離單元低溫管道的設(shè)計(jì)13對(duì)接法蘭中只需要保證法蘭-端留有拆卸螺栓的料有硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料和泡沫玻璃，其主要性間距即可。為了說(shuō)明一組控制閥順利卸下其中任能見表2。何一個(gè)閥門而不影響管道保冷結(jié)構(gòu)，而需恰當(dāng)布表2兩種保冷材料的性能比較置閥門位置，見圖1。性能硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料泡沫玻璃舞下螺檢密度，Kg/m330~60.150 ~ 180導(dǎo)熱系數(shù),W/ (m. C)≤0.027≤0.064抗水汽滲差，主要依賴防潮層材料本體可以防潮透性能8F可施工性普通，可現(xiàn)場(chǎng)發(fā)泡，但發(fā)差，損耗高，異形件內(nèi)仍需內(nèi)部聚氨泡均勻性差酯發(fā)泡適用溫度-65 ~80- 196 ~400范圍,C每下螺栓。央狄保逼箱，允許哪檢能檢開，可不拆下對(duì)比各項(xiàng)指標(biāo)，當(dāng)設(shè)計(jì)溫度大于或等于- 65°C圖1調(diào)節(jié) 閥組布置示意圖時(shí)，保冷層材料可選用硬質(zhì)聚氨酯塑料泡沫;當(dāng)(5)低溫管道上的閥門宜安裝在水平管道上,設(shè)計(jì)溫度低于-65C時(shí)，在保證保冷層厚度基礎(chǔ)閥桿方向宜垂直向上。低溫閥門- -般是指設(shè)計(jì)溫上，宜采用復(fù)合保冷技術(shù)，即保冷層為泡沫玻璃度低于- 46°C工作的閥門，其特點(diǎn)是主閥體與操作和聚氨脂復(fù)合材料，內(nèi)保為- -層或多層泡沫玻璃手輪之間裝有氣柱和加長(zhǎng)閥蓋結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的瓦塊，外保為聚氨酯瓦塊。作用使閥門從極低溫度到工作點(diǎn)有一個(gè)溫度梯度,當(dāng)隔熱層厚度≥80 mm時(shí)，應(yīng)分層。當(dāng)內(nèi)外層等于或大于工作點(diǎn)時(shí)，氣柱將處于某一能 使液化采用同種材料時(shí)，內(nèi)外層厚度應(yīng)相同;當(dāng)內(nèi)外層氣體不再是液態(tài)而回復(fù)為氣態(tài)的溫度，并且閥蓋采用不同材料時(shí)，內(nèi)外層厚度的比例應(yīng)保證內(nèi)外加長(zhǎng)的長(zhǎng)度應(yīng)能使閥桿填料的材料保持在允許操層界面處溫度絕對(duì)值不超過(guò)外層材料安全使用溫作的公稱溫度范圍內(nèi)。為了避免液態(tài)氣質(zhì)充滿氣度的0.9倍(攝氏溫度)。柱，低溫閥門要求安裝在水平管道上，閥桿方向與奧氏體不銹鋼表面接觸的隔熱材料應(yīng)符合一般要求垂直向上。根據(jù)管網(wǎng)狀況，低溫球閥安《 工業(yè)設(shè)備及管道絕熱工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》CB裝方向也有正裝、反裝的區(qū)別。J126要求，且其氯離子濃度不應(yīng)超過(guò)25 ppm。(6)乙烯干燥器等設(shè)備由于存在再生工況，與4低溫管道 的支架設(shè)計(jì)之相連的管道隔熱既要考慮保冷，又要考慮保溫,因此保溫厚度非常大。管道設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮管道的低溫保冷管道的支架，必須有防止產(chǎn)生“冷移動(dòng)、管道與相鄰的管道、設(shè)備及結(jié)構(gòu)梁之間應(yīng)橋”的措施。低溫管道水平敷設(shè)時(shí)，一般在管留有足夠大的間隙，特別是在彎頭拐彎處，應(yīng)充道底部墊有木塊或硬質(zhì)隔熱材料塊，以免管道中分考慮管道保溫厚度，避免管道熱脹時(shí)保冷層被冷量損失;低溫管道垂直敷設(shè)時(shí)，支架若生根在相鄰設(shè)備和結(jié)構(gòu)梁破壞。低溫設(shè)備_上，在設(shè)備和管道上均應(yīng)墊有木塊或硬低溫管道容易氣化，需要采取溫度安全閥等質(zhì)隔熱材料塊。措施保障管網(wǎng)安全。低溫管道的支架設(shè)計(jì)應(yīng)與其保冷結(jié)構(gòu)--起整體考慮，支架的設(shè)計(jì)應(yīng)在不破壞其保冷層的基礎(chǔ)3低溫管道的保冷設(shè)計(jì)上進(jìn)行。低溫管道水平數(shù)設(shè)時(shí)，一般采用管箍式選擇經(jīng)濟(jì)保冷材料有最重要的兩個(gè)技術(shù)指標(biāo):.結(jié)構(gòu)，將支架管部緊固在保冷結(jié)構(gòu)外，這樣不僅①是導(dǎo)熱系數(shù)，因?yàn)閷?dǎo)熱系數(shù)與管道的熱損失成降低了施工難度和工程造價(jià)，而且對(duì)日后管道的正比，當(dāng)有多種保冷材料可以選擇時(shí)，材料的導(dǎo)維護(hù)也提供了很大的方便。金屬管夾用螺栓緊固,熱系數(shù)與其單位體積價(jià)格的乘積越小則越經(jīng)濟(jì);管夾與保冷層之間加有橡膠墊片，確保當(dāng)管道②是密度,通常材料密度越小，其導(dǎo)熱系數(shù)越小。發(fā)生變形時(shí),管道與保冷層之間沒有相對(duì)位移,保目前國(guó)內(nèi)的石化裝置低溫管道通常選用的保冷材. (下轉(zhuǎn)第25頁(yè))2014 ,24(2)趙雯婷VCM 裝置的管道吹掃及沖洗25掃特別有效。執(zhí)行有專門的人員分工協(xié)調(diào)操作，即現(xiàn)場(chǎng)及控制對(duì)于VCM球罐、VCM高低沸塔、回收塔及廢操作的操作人員在得到指揮人員的明確示意后方水汽提塔頂部工藝氣放空管道均為豎直管，管道可開關(guān)閥門進(jìn)行吹掃，特別注意在吹掃氣體排出上無(wú)管件，且管道出口朝下，可以不用吹掃。口附近四周嚴(yán)禁有人員的分布。特別對(duì)于爆破法氣相管道吹掃檢驗(yàn)合格后，還需通人壓縮空吹掃，管道內(nèi)的雜物會(huì)隨爆破氣體迅速吹出，動(dòng)氣敞開吹半天至一-天，以保證管道內(nèi)的水汽徹底能很大。因此，要求現(xiàn)場(chǎng)爆破口前方10米內(nèi)不得除凈以免管道積水生銹。有人、不得堆放物品，以確保安全。做好吹掃人員人身防護(hù)工作，操作人員應(yīng)佩戴護(hù)目鏡，防噪3吹掃過(guò)程中 安全注意事項(xiàng)音耳塞等安全裝備。參與管道吹掃沖洗的人員均應(yīng)經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的安4結(jié)語(yǔ)全、技術(shù)、操作知識(shí)培訓(xùn)，并在吹掃沖洗過(guò)程中對(duì)參與人員實(shí)行定崗責(zé)任制?，F(xiàn)場(chǎng)指揮人員主要為保證吹掃工作的順利高效進(jìn)行，在吹掃前負(fù)責(zé)吹掃沖洗工作實(shí)施中的現(xiàn)場(chǎng)指揮及協(xié)調(diào)工作，應(yīng)嚴(yán)格控制管道焊接、安裝、試壓質(zhì)量，制定合避免工作中的脫節(jié)造成安全事故;儀表專業(yè)人員理的吹掃方案、選擇合適的吹掃參數(shù)、設(shè)置合理在吹掃前后主要負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)儀表的拆除及恢復(fù)安裝的管道支架及吹掃口等，才能高效、有針對(duì)性對(duì)等工作;安全人員主要負(fù)責(zé)吹掃沖洗工作實(shí)施中管道進(jìn)行吹掃及沖洗。的安全工作，嚴(yán)禁吹掃沖洗工作的實(shí)施中非相關(guān)參考文獻(xiàn)人員在警戒區(qū)內(nèi)隨意走動(dòng);實(shí)施人員主要負(fù)責(zé)吹掃沖洗工作的實(shí)施(包括協(xié)助鉗工進(jìn)行相關(guān)管件、1GB50235-2010，工業(yè)金屬管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范閥門等拆卸和恢復(fù)安裝工作)，一切行動(dòng)聽從主要[S].(收稿日期2013-12 -24)指揮人員的號(hào)令。每次吹掃時(shí)，閥門的開關(guān)操作(上接第13頁(yè))冷層不會(huì)被管道磨損，延長(zhǎng)管道的使用壽命。當(dāng)間避免重疊，必要時(shí)可以與設(shè)備等專業(yè)協(xié)商整體管道公稱直徑大于250 mm時(shí)，需在每個(gè)螺栓處設(shè)考慮墊板。置加強(qiáng)板。螺栓與管道豎直方向的夾角為50°，這5結(jié)語(yǔ)樣可以減少平行敷設(shè)的管道之間的管間距，此角度可根據(jù)管托長(zhǎng)度現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整。圖2為- -種滑動(dòng)支架DMTO裝置烯烴分離低溫管道在管道設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)構(gòu)形式。充分考慮其管道材料的低溫脆性，選擇低溫鋼或保外屋加盟版外黃夾 勝者奧氏體高合金鋼。為盡量減少冷損失，管道應(yīng)保冷管夾選擇恰當(dāng)?shù)谋夭牧霞氨亟Y(jié)構(gòu)，同時(shí)采取合適確膠整片的支架形式，防止管道破壞，保證管系的安全性與合理性。曾托參考文南圖2滑動(dòng)支架 結(jié)構(gòu)圖1劉中民，齊越.甲醇制取低碳烯烴(DMTO)技術(shù)的研當(dāng)塔器設(shè)備直徑較小，如脫甲烷塔，且沿塔究開發(fā)及工業(yè)性試驗(yàn)[J]. 中國(guó)科學(xué)院院刊，2006, 21(5): 406 -408.敷設(shè)的管道較多時(shí)，設(shè)備平臺(tái)、梯子及管道支架2國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局特種設(shè)備安全監(jiān)察局，全國(guó)壓生根件與設(shè)備之間均需要墊隔冷塊，且設(shè)備要求力管道設(shè)計(jì)審批人員培訓(xùn)教材(第二版) [M].北京:中國(guó)熱處理，這些生根件均需要預(yù)埋墊板。在設(shè)計(jì)此石化出版社，2011.部分管道支架時(shí)，應(yīng)特別考慮這些生根件墊板之(收稿日期2013 -10-12)