浅谈煤制甲醇气化装置中洗涤塔的设计.pdf

安 徽 化 工 ANHUI CHEMICAL INDUSTRY 第 37 卷 第 1 期 2011 年 2 月 Vol 37 No 1 Feb 2011 1 引言 近年来 随着煤气化技术的发展 煤制甲醇项目的 技术不断趋于成熟 目前已经实现了大规模工业化生 产 在煤制甲醇项目中 水煤浆气化技术被广泛应用 其 对整个装置的安全运行和后续的产品品质起着决定性 的作用 本文对水煤浆气化工段中的关键设备之一 洗涤塔的设计进行介绍 2 工艺简介 原料煤经过棒磨机研磨加工后生成水煤浆 水煤浆 通过高压煤浆泵送入气化炉进行燃烧 激冷后生成粗煤 气 出气化炉的粗煤气在文丘里洗涤器中与来自灰水循 环泵的灰水进行混合洗涤 细灰在此被水完全浸湿 在洗 涤塔中被除去 湿粗煤气进入洗涤塔沿下降管进入洗涤 塔底部水浴 其中夹带的大部分细灰在此被除去 粗煤气 经下降管和导气管间的环隙上升 进入洗涤塔顶部的塔 板 来自变换高温冷凝液将粗煤气中残留的细灰洗涤下 来 粗煤气夹带的水滴在塔板上方的除沫器中分离 基本 上不含细灰的粗煤气出洗涤塔送到变换系统 洗涤塔底 部排出的黑水 通过流量控制经减压后进入灰水系统 经 闪蒸 冷凝和液固分离 再经过预热返回到洗涤塔 以维 持洗涤塔的液位 洗涤塔底部黑水出口一部分水经灰水 循环泵向气化炉激冷环及文丘里洗涤器供水 洗涤塔的作用是将粗煤气中夹带的细灰以增湿的 方法除去 并将气体中的水滴分离出来 将洁净的合成 气送到变换系统 3 设计参数 表 1 洗涤塔外形见图 1 4 材料选择及结构设计 4 1 材料选择 粗煤气中含有 H2 但氢分压不高 根据纳尔逊曲 线 低合金钢能满足要求 该设备的设计压力高 壁厚较厚 从经济合理性考 虑 选择低合金高强钢 13MnNiMoR 考虑到粗煤气中含 有 CO2 可能形成酸性环境 对设备产生腐蚀 故选用奥 氏体不锈钢作为耐蚀层 我们选用耐蚀性能稳定的 316L 最终确定设备材料为 13MnNiMoR 316L复合板 4 2 结构设计 根据 GB150 1998 钢制压力容器 结合 SW6 软 件 经过计算 取筒体名义厚度 80mm 复合层厚度 4mm 上封头采用球形封头 通过计算 确定上封头名义 厚度 45mm 堆焊 316L 堆焊层厚度为 6mm 为满足工艺需求 下封头采用锥形封头 本设备下 浅谈煤制甲醇气化装置中洗涤塔的设计 崔丽娜 东华工程科技股份有限公司设备室 安徽 合肥 230024 摘要 介绍了煤制甲醇气化装置中洗涤塔的工艺功能 材料选择 结构设计以及黑水出口处结构优化等方面的内容 关键词 洗涤塔 黑水出口 堵塞 doi 10 3969 j issn 1008 553X 2011 01 021 中图分类号 TQ545文献标识码 B文章编号 1008 553X 2011 01 0073 02 收稿日期 2010 08 20 作者简介 崔丽娜 1982 女 河南温县人 设备工程师 目前从事化工设备的设计工作 0551 3696862cuilina 表 1 设计参数 工作压力 MPa 6 27 设计压力 MPa 6 9 工作温度 243 5 设计温度 280 介质黑水 粗煤气 腐蚀裕度 mm 0 设备外形尺寸DN3600 15230 设备类别三类 S 基本风压 N m2 500 地震烈度7 设计基本地震加速度0 10g 设计地震分组第一组 场地土类型 地面粗糙度类型B 注 介质特性 粗煤气 主要成分 进塔 H212 6 CO 17 5 CO2 7 07 H2O 62 5 出塔 H213 9 CO 19 3 CO27 64 H2O 58 7 易燃 易爆 有毒 腐蚀性气体 黑水 含固体悬浮物最大 1 wt 化工设备与自动化 73 总第 169 期 2011 年第 1 期 第 37 卷 安 徽 化 工 封头选用大端带折边 下端分段的锥形封头 如图 2 所 示 这种结构一方面可以节省材料 另一方面有利于加 工制造 若锥形封头下段厚度也取 80mm 则厚径比大 卷制困难 制造误差会比较大 并且锥段下端与锻件接 管焊接 厚度差大时 对焊接也不利 通过计算 确定上段锥段厚度 80mm 下段锥段厚 度 50mm 整个锥段堆焊 316L 堆焊层厚度为 6mm 5 结构优化 该设备介质中含有固体杂质 黑水和固体杂质在设 备底部沉积并通过锥形封头的下部管口排出 所以这个 位置的防堵很重要 常见的黑水出口形式如图 3 所示 这种结构由弯管 变径管 弯头 三通及接管组成 弯 管和变径管的厚度与锥形封头相同 堆焊一层 316L 厚 度为 6mm 固体杂质容易在变径管小端及弯头处堆积从 而造成堵塞 并且该结构为不可拆结构 一旦形成堵塞 很难进行疏通 另外 弯管和变径管厚径比大 从生产的 角度考虑 也不利于加工制造和耐蚀层的堆焊 本设备黑水出口处设计采用图 4 所示的结构 这种 结构由三通和变径段组成 平常检修时可以打开最下部 的法兰盖进行疏通 防止堵塞发生 一旦出现堵塞情况 可以将弯头和变径段组成的整个部件拆下进行疏通