2012,22(3)張林華低溫甲醇洗配螽丙烯冷凍站的工藝設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)多技術(shù)低溫甲醇洗配套丙烯冷凍站的工藝設(shè)計(jì)張林華·華陸工程科技有限責(zé)任公司西安710065摘要介紹低溫甲醇洗配套的丙烯冷凍站設(shè)計(jì)的基本原理,用 ASPEN PLUS軟件進(jìn)行流程模擬計(jì)算,設(shè)計(jì)工藝流程。分析流程模擬的特點(diǎn)及需要注意的問題,并說明關(guān)鍵設(shè)備的選型關(guān)鍵詞低溫甲醇洗丙烯冷凍站模擬低溫甲醇洗是一種氣體凈化工藝。該工藝以表1丙烯與氨壓縮制冷對(duì)比冷甲醇為吸收溶劑,利用甲醇在低溫下對(duì)酸性氣丙烯壓縮氨壓縮體溶解度極大的優(yōu)良特性,脫除原料氣中的酸性氫為無色、具有強(qiáng)烈刺澈性氣氣體。由于吸收、解吸及換熱過程的不可逆性,人身安全無嘉,無味的有毒物質(zhì)。氨對(duì)水的溶解以及泵在輸送過程中會(huì)產(chǎn)生一定的溫升,因此低蝕性較強(qiáng)溫甲醇洗需要外供冷量40℃,丙烯飽系統(tǒng)運(yùn)行40℃,氨飽和壓力0.72bar。目前,甲醇洗配套的冷凍站制冷方法主要有壓力制冷系統(tǒng)即氨制冷系統(tǒng)低壓側(cè)為負(fù)壓丙烯壓縮制冷、氨壓縮制冷、氨吸收制冷、氨壓于低壓系統(tǒng)制冷劑為閉式循縮吸收混合制冷等。如果是用于生產(chǎn)合成氨,建議選用氨作制冷劑,否則推薦用丙烯作制冷劑。工藝穩(wěn)定性穩(wěn)定擎不氣體容易進(jìn)人制冷系統(tǒng)造成制冷效率降低,功耗丙烯的制冷溫度可以達(dá)到-40℃,這是常壓下氨所不能達(dá)到的。另外丙烯的壓縮機(jī)進(jìn)口為正壓,壓制冷劑效率機(jī)型號(hào)大于丙烯壓縮機(jī),效率低于丙烯壓縮機(jī)縮機(jī)的設(shè)計(jì)也較方便。本文以某600ka煤制甲醇運(yùn)行成本低項(xiàng)目為依托,介紹低溫甲醇洗配套的丙烯壓縮制冷(丙烯冷凍站)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。3丙烯壓縮制冷的基本原理1丙烯與氨壓縮制冷的比較丙烯制冷屬于液體氣化制冷,利用丙烯液體氣化時(shí)的吸熱效應(yīng)實(shí)現(xiàn)制冷。液體在蒸發(fā)器內(nèi)氣氨作為制冷劑在早期大型的冷凍裝置中(主化提供冷量,為了使蒸發(fā)過程連續(xù)進(jìn)行,必須不要用于合成氨裝置)被廣泛采用,但隨著技術(shù)的斷地從蒸發(fā)器內(nèi)抽出蒸氣,再不斷地將液體補(bǔ)充發(fā)展與進(jìn)步,現(xiàn)在國內(nèi)外的大型冷凍裝置多采用進(jìn)去。通過一定的方法把蒸氣抽出,使它冷凝后丙烯為制冷劑。丙烯本質(zhì)上的一些優(yōu)點(diǎn),使它幾再回到蒸發(fā)器中。要使蒸氣在常溫下冷凝,則需乎已經(jīng)取代了氨的應(yīng)用。兩種冷媒壓縮制冷的比將蒸氣的壓力提高到常溫下的飽和壓力,這就實(shí)較見表1?，F(xiàn)了制冷工質(zhì)在低溫低壓下蒸發(fā),產(chǎn)生制冷效應(yīng),2丙烯的物性并在高溫高壓下冷凝,向外放出熱量。因此,液體氣化制冷由氣化、升壓、冷凝、降壓四個(gè)過程丙烯是一種無色略帶甜味的易燃?xì)怏w,分子組成。丙烯壓縮制冷通過循環(huán)連續(xù)為低溫甲醇洗式為C3H,分子量42.08,沸點(diǎn)-47.7℃,熔點(diǎn)18525℃,其密度為空氣的L46倍,臨界溫度為裝置提供冷量。918℃,臨界壓力為462MPa,爆炸極限為20%4丙烯壓縮制冷的流程模擬1l%(vol),閃點(diǎn)為-108℃。4.1流程模擬張林華:工程師。2001年畢業(yè)于西北輕工業(yè)學(xué)院(現(xiàn)陜西科技大學(xué))應(yīng)用化學(xué)專業(yè)。一直從事化工工程設(shè)計(jì)工作。聯(lián)系電話(029)87989321, E-mail: zh1895@ chinahualueng, couCHEMICAL ENGINEERING DESIGN化工設(shè)計(jì)2012,22(3)某600kt/a甲醇項(xiàng)目,低溫甲醇洗要求配套的計(jì)規(guī)定功能,方便、快捷、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)模擬計(jì)算;丙烯冷凍站的最大負(fù)荷為6570kW(-40℃)。②在建模塊時(shí),巧妙利用了流股比例分配器(B6根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)及工廠條件,擬采用離心式丙 FXPLIT),可以準(zhǔn)確地計(jì)算出冷凝丙烯液體的分烯壓縮機(jī),蒸汽透平驅(qū)動(dòng)。用 ASPEN PLUS做整個(gè)配,模擬收斂壓縮制冷系統(tǒng)的流程模擬。在模擬中,一個(gè)細(xì)節(jié)就是送至低溫甲醇洗的模擬條件:①低溫甲醇洗要求的是-40℃的冷液態(tài)丙烯是過冷的,壓力為64bar。在到達(dá)甲醇量,即低溫甲醇洗返回的氣態(tài)丙烯為-40℃的飽和洗裝置的節(jié)流閥后進(jìn)蒸發(fā)器蒸發(fā)制冷,而閥后壓氣體;②供給低溫甲醇洗裝置的液態(tài)丙烯應(yīng)為過力為-40℃丙烯對(duì)應(yīng)的飽和壓力,即L.41bar,在冷,在低溫甲醇洗界區(qū)內(nèi)節(jié)流、蒸發(fā)。節(jié)流后有16.95%(ml)的丙烯液體氣化了,實(shí)根據(jù)模擬條件,設(shè)置冷凍站工藝模擬流程見際進(jìn)蒸發(fā)器的液態(tài)丙烯只有83.05%(mol),因此圖1。要特別注意此部分的損失。所以本流程中規(guī)定的是模塊 RESTISOL的熱負(fù)荷為6750kW,已考慮了節(jié)流的損失。5丙烯壓縮制冷的流程設(shè)計(jì)根據(jù)流程模擬,設(shè)計(jì)丙烯冷凍站的工藝流程見圖2。內(nèi)壓縮機(jī)系統(tǒng)丙水冷器圖1丙烯冷凍站工藝流程模擬壓縮機(jī)初步定為兩段壓縮段間有補(bǔ)氣,壓縮機(jī)出口壓力為18bar。為了準(zhǔn)確模擬,在此設(shè)置兩個(gè)設(shè)計(jì)規(guī)定:①規(guī)定模塊 RECTISOL的熱西負(fù)荷為6570kW,變量是流股C3H的流量;②規(guī)態(tài)內(nèi)烯饣低溫甲酚定模塊E1702H和E1702C的熱負(fù)荷相等,變量是丙烯過冷器模塊B6的流股分配比例。模擬計(jì)算結(jié)果見表2。表2流程模擬物料平衡表圖2丙烯冷凍站工藝流程物流編號(hào)流程簡述:來自低溫甲醇洗的氣態(tài)丙烯((相態(tài))(氣)(氣)(氣)(氣)(氣)()40℃,1.41bar)進(jìn)冷凍站界區(qū),經(jīng)丙烯壓縮機(jī)系流量,k/h65368.271267.89140.625872.858995653682溫度,℃統(tǒng)(C1701)加壓、冷卻至17.8br、50℃,再進(jìn)壓力,b1.4l1.4117.86611,416.41丙烯水冷器用循環(huán)水冷卻至40℃冷凝,冷凝的液子量42.0842.0842.0842.0842.0842.態(tài)丙烯進(jìn)丙烯貯槽,之后進(jìn)丙烯閃蒸槽進(jìn)行閃蒸根據(jù)此計(jì)算結(jié)果,可以得出以下數(shù)據(jù):①去機(jī)二毆進(jìn)口,液相分為兩部分,這兩部分中大部低溫甲醇洗的液態(tài)丙烯為-8℃,6.4bar,分進(jìn)丙烯過冷器進(jìn)行換熱,小部分(約占總液相653682kg/h;②低溫甲醇洗返回的氣態(tài)丙烯為流量的828%)的液態(tài)丙烯進(jìn)殼程,在-40℃蒸40℃,1.4bar,65368.2kg/h;③壓縮機(jī)一段進(jìn)口發(fā)氣化,氣態(tài)丙烯送至壓縮機(jī)一段;其余的液態(tài)總丙烯量為70.8kh,④壓縮機(jī)一、二段間補(bǔ)丙烯在管程被冷卻至-8℃,送至低溫甲醇洗裝置氣為4℃,661b,2582.8kgh,⑤壓縮機(jī)自帶提供冷量。后冷卻器,將二段出口氣體冷卻至50℃。根據(jù)計(jì)算結(jié)果,可進(jìn)行丙烯壓縮機(jī)的選型,6關(guān)鍵設(shè)備的選型及設(shè)計(jì)以及丙烯冷凍站的工藝流程設(shè)計(jì)(1)壓縮機(jī)采用水平剖分碳鋼殼體多級(jí)離心4.2流程模擬的特點(diǎn)及需注意的問題式壓縮機(jī),以2.5MPa(G)、380℃的過熱蒸汽驅(qū)此流程模擬的特點(diǎn):①用 ASPEN PLUS中的設(shè)動(dòng)汽輪機(jī)。201222(3)張林華低甲醇洗配套丙冷凍站的工藝設(shè)計(jì)流量調(diào)節(jié)方式:變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)液體進(jìn)口在側(cè)向,氣體出口在上方。殼側(cè)液位可軸端密封形式:迷宮密封+串聯(lián)干氣密封控制。壓縮機(jī)功率:4460kW旋轉(zhuǎn)方向:從驅(qū)動(dòng)機(jī)向壓縮機(jī)看,壓縮機(jī)的7公用工程消耗旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針本裝置的公用工程消耗見表3。2)丙烯水冷器的熱負(fù)荷為8.74MW,單臺(tái)換表3公用工程消耗熱器很難滿足。經(jīng)過用 HTRI Xchanger Suite專業(yè)換熱器計(jì)算軟件計(jì)算,需兩臺(tái)串聯(lián)的BEM型管殼式消耗換熱器(每臺(tái)800mmxL90omm),計(jì)算結(jié)果循環(huán)冷卻水,P=0.45/0.25MPa(G)見圖3。污垢系數(shù):00004m2K/W蒸汽,thP=25MPa(G)t=380℃8結(jié)語經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行,證明本流程的設(shè)計(jì)是成熟可圖3丙烯水冷器計(jì)算結(jié)果靠的,可作為低溫甲醇洗配套的離心丙烯冷凍站設(shè)備布置時(shí),一臺(tái)在另一臺(tái)的正上方,重疊的經(jīng)典流程,并在此基礎(chǔ)上可以優(yōu)化工藝參數(shù)和方案比較,對(duì)其它類似的工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)有較好的布置(管口對(duì)管口)。(3)丙烯過冷器的一側(cè)為液態(tài)丙烯的蒸發(fā),指導(dǎo)和參考意義。故設(shè)計(jì)為BKU型管殼式換熱器。蒸發(fā)在殼側(cè)進(jìn)行,(修改回稿2012-04-12)(上接第8頁)(4)在閥門等集中質(zhì)量處應(yīng)加支架,因?yàn)榧?并且是獨(dú)立基礎(chǔ)以免傳振,使用防振管卡,中質(zhì)量處振動(dòng)頻率低。管卡與管道之間墊石棉橡膠板,保證管卡與管道(5)由于管道振動(dòng)是向上的,故應(yīng)用防振管充分接觸?？ㄊ怪c管道充分接觸,螺栓孔為橢圓形來吸引總之,只要清楚氣流脈動(dòng)是引起管道振動(dòng)的管道可能產(chǎn)生的熱脹位移,且在管道與管卡之間內(nèi)因,管道結(jié)構(gòu)變化是引起振動(dòng)的條件,通過分墊石棉橡膠板,防止管道與管架之間的摩擦,見析計(jì)算找出引起振動(dòng)的主要原因,合理地布置并圖5采取適當(dāng)?shù)姆椒?就可以使壓縮機(jī)管道減振達(dá)到3結(jié)語理想的工況。往復(fù)式壓縮機(jī)的工作特點(diǎn)決定了氣流脈動(dòng)是不可避免的。減振并不是消除振動(dòng),而是把振動(dòng)1張德婁,趙勇.石袖化工工藝管道設(shè)計(jì)與安裝[M].北降低到最低限度。故在進(jìn)行往復(fù)式壓縮機(jī)管線設(shè)京:中國石化出版社計(jì)時(shí)一定要注意:①校核緩沖器的大小,合理增2黨賜淇,陳守五?；铗q式壓縮機(jī)氣流脈動(dòng)與管道振動(dòng)設(shè)減振孔板,衰減氣流脈動(dòng);②盡可能縮短管長,[M].西安:西安交通大學(xué)出版社,1984.3唐永進(jìn).壓力管道應(yīng)力分析[M].北京:中國石化出版減少彎頭與異徑管的數(shù)量,優(yōu)化管道走向減少激社,2003振力;③計(jì)算共振管長,避開氣柱共振;④加設(shè)4石油化工壓力管道設(shè)計(jì)審批人員考核培訓(xùn)教材[M].北支架或增大管道直徑或厚度(必須保證強(qiáng)度與工京:中國石化出版社藝要求)等方法來改變機(jī)械振動(dòng)頻率,避開機(jī)械蔡爾輔.石油化工管道設(shè)計(jì)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出共振;⑤在小管道與大管道連接處增加筋板提高修改回稿2012-03-18)強(qiáng)度,避免振動(dòng)裂紋;⑥管道布置盡可能貼近地