甲醇合成換熱器結構優(yōu)化

第42卷第5期煤化工與甲醇化工設計通訊2016年5月Coal Cemical MethanolChemical er甲醇合成換熱器結構優(yōu)化張建民,李?lèi)?ài)玲(新能能源有限公司,內蒙古達拉特旗014300)摘要:通過(guò)對甲醇合成換熱器結構進(jìn)行對比,換熱器管箱采用膨脹節結枃明顯優(yōu)于填料函結枃,有效地降低泄漏,提高合成產(chǎn)率,更好地適應生產(chǎn)需要關(guān)鍵詞:穩定輕烴:LNG:換熱器;合成;甲醇;填料函;膨脹節中圖分類(lèi)號:TQ223.121文獻標志碼:A文章編號:1003-6490(2016)05-001802Methanol Synthesis of Heat Exchanger Structure optimizationZhang Jian-min, Li Ai-lingAbstract Based on methanol synthesis heat exchanger structure, heat exchanger tube box packing box structure is obviously betterthan the structure of expansion joint, reduce leakage effectively, improve the synthesis yield, better meet the needs of productionKey words: natural gasoline natural gas liquid stabilized light hydrocarbon LNG; heat exchanger; synthesis methyl alcoholstuffing box: expa新能能源有限公司是新奧生態(tài)控股股份有限公司(股票代構,另一端管板采用滑動(dòng)結構,屬于自由端形式,滑動(dòng)管板碼:60803)下屬子公司,是新奧集團成員企業(yè)之一,主要從與出口管箱采用膨脹節部件,分別采用法蘭連接,構成管程事煤基化工生產(chǎn)。一期已建成投產(chǎn)60萬(wàn)ta甲醇項目、目前實(shí)岀口管道,可有效補償管程系統的伸縮量,杜絕殼程介質(zhì)向現滿(mǎn)負荷穩定生產(chǎn)。二期以當地豐富的煤原料,采用水煤漿氣管程泄漏,同時(shí)管箱采用膨脹節結枃便于安裝和檢修.化、催化氣化、加氫氣化等工藝,配套低溫甲醇洗、變換、甲醇合成、穩定輕烴等裝置生產(chǎn)20萬(wàn)ta穩定輕烴,同時(shí)副產(chǎn)21億m3(標)/aLNG,于2015年6月正式啟動(dòng),目前處于施工建設階段1概述新能達旗二期項目,采用卡薩利工藝包,甲醇合成換熱器均采用臥式結構,屬于高壓設備,其主要功能合成塔入口與出口氣體進(jìn)行換熱,是合成工段主要設備(主要參數見(jiàn)表1)換熱管較長(cháng),管程和殼程膨脹較大,存在泄漏現象,不能較好滿(mǎn)足生產(chǎn)需要表1甲醇合成換熱器主要參數主要參數圖1原換熱器結構圖冷合成氣19殼程;20.殼程出口;21.折流板:22滑動(dòng)管板23管程封頭;24殼程封頭;25管箱;26管程出口操作溫度/設計溫度/℃61-230280262.5~121.3/34027.擋板;28.管箱蓋板操作壓力/設計壓力MPaG)8.67/9.5換熱管規格中14×2×12000換熱管數量/根6755總重119:管程重量582原換熱器設計結構甲醇合成換熱器原設計結構(見(jiàn)圖1),采用浮頭式換熱器結構,換熱器管板一端固定,另一端可以滑動(dòng),其滑動(dòng)管板與管程岀口管箱采用焊接連接,管程出口管箱和管程出口圖2原管箱結構圖段連接段采用填料函結構(見(jiàn)圖2),在起初運行工況中,可箱封頭;2內管箱;3.填料;4.填料環(huán)有效解決殼程與管程熱膨脹問(wèn)題,隨著(zhù)使用壓力、溫度和介5填料壓蓋;6外管箱;7殼程外壁;8螺栓、螺母質(zhì)的變化,換熱器使用效果一般。填料函密封結構存在著(zhù)殼程介質(zhì)向管程泄漏的現象,造成換熱效果不理想,合成產(chǎn)率降低,能耗増加,設備使用壽命縮短,不能較好滿(mǎn)足生產(chǎn)需要3改進(jìn)后換熱器結構甲醇合成換熱器正常運行,必須保證管板和管程正常伸縮量,否則會(huì )出現管板嚴重變形,結合實(shí)際工況,保證原換熱器主要設備結構不變的情況下,將管程出口管箱改造為膨脹節結構(詳見(jiàn)圖3),膨脹節部件由膨脹節、內筒和法蘭組成膨脹節一端與內筒強度焊接,另一端與內筒密封焊接,從而確保膨脹節伸縮自由:換熱器管程一端管板采用固定管板結中國煤化工8管程封頭收稿日期:201605-1212螺栓螺母. HCNMHG.:1.管箱封墊片;作者簡(jiǎn)介:張建民(1972—),男,山西太原人,設備工程師,主要16管程蓋板;17螺栓螺母從事設備技術(shù)管理工作(下轉第31頁(yè))化工設計通訊石油工程第42卷第5期CommunicationsPetroleum Engineering2016年5月界面的保護還是降低石油、天然氣濃度的方法,都可以應用與監控,有效保障油氣管道的運輸安全。到一般的,尤其是比較短途的油氣管道運輸過(guò)程當中。但對參考文獻于比較長(cháng)途的油氣管道運輸,因這些管道自身的重量比較輕,[史娜,王雷,仇祝峰,等.油氣管道腐蝕機理分析及防腐措施綜述因此不會(huì )在它們的內壁面進(jìn)行防腐處理,而是將防腐處理著(zhù)[J中國石油和化工標準與質(zhì)量2012,(1)眼于提升它們的材質(zhì)上,選用耐腐蝕性強的材料來(lái)制造油氣[2]孫闖.油田集輸管道腐蝕行為研究及分析門(mén)中小企業(yè)管理與科技管道(上旬刊),2012,(3)5加強油氣管道腐蝕監控與管理[3]劉佳.天然氣管道的腐蝕原因及防治措施內江科技,2012,(6)在油氣管道的運輸過(guò)程中,要加強對管道腐蝕的監控與「]劉徳緒,王曉霖,龔金海.普光高含硫氣田集輸管道腐蝕風(fēng)險評估管理,對油氣管道運輸實(shí)現動(dòng)態(tài)監測,對周邊環(huán)境比較復雜與控制技術(shù)卬.油氣田地面工程,2012,(7)的油氣管道實(shí)行特殊監測,實(shí)時(shí)監測,并將這些監測數據匯總,[5]代璞璞,于潤橋,熊文俊,埋地管道腐蝕的成像檢測技術(shù)研究卩]形成一套比較常規的監測方法圖。同時(shí)要加強對油氣管道的腐科技創(chuàng )新導報,2011,(14)蝕技術(shù)的管理,成了專(zhuān)門(mén)部門(mén),研究開(kāi)發(fā)新的防腐技術(shù),加間6袁英,高強生,劉義,天然氣管道腐蝕分析與對策門(mén)油氣田地面強管道的防腐管理,將計算機技術(shù)運用到管道防腐的監控與工程,201,(8)管道當中。]葉帆,楊偉,塔河油田集輸管道腐蝕與防腐技術(shù)[J.油氣儲運6結束語(yǔ)2010,(5)油氣管道的安全是保障我國油氣生產(chǎn)、運輸的重要環(huán)節,[8]楊靜,葉帆.雅克拉氣田集輸管道腐蝕預測與防治[油氣儲運,因此需要對管道存在的腐蝕問(wèn)題,加以研究,根據腐蝕的不2009,(7)同成因,進(jìn)行分類(lèi)處理,不斷改進(jìn)防腐技術(shù),不斷加強管理(上接第13頁(yè))工業(yè)協(xié)會(huì )副會(huì )長(cháng)劉峰說(shuō)過(guò)“燃煤工業(yè)鍋爐是城市大氣污染的效率低于國際的先進(jìn)水平15%左右。假定鍋爐燃燒方式及其主要貢獻源之一,也是僅次于燃煤發(fā)電的第二大煤煙型污染性能參數相同,獲得同樣多的熱量,我國將耗費大量的煤資源”。隨著(zhù)環(huán)境污染的加劇,保護環(huán)境減少含C氣體的排放量源?，F取河南省周口市生產(chǎn)的DZL4-1.25-AⅡ型鏈條爐排鍋爐勢在必行。分布器篩板結枃的改進(jìn)使得鍋爐效率有所提升進(jìn)為硏究對象。由產(chǎn)品信息可知,在燃料為二類(lèi)煙煤時(shí),鍋爐而諴少用煤量及含C氣體的排放。滿(mǎn)足了能耗排放做“減法”的熱效率可達78%;通過(guò)篩分器結構的改進(jìn)使得煤重新分層經(jīng)濟發(fā)展做“加法”新型發(fā)展道路的要求后,由實(shí)驗模擬效果分析,鍋爐的熱效率至少可提高2個(gè)百分中國近5年廢氣排放量點(diǎn)。按現在二類(lèi)煙煤的市場(chǎng)平均價(jià)格分析,It煤需要600元經(jīng)過(guò)結構改進(jìn),在獲得相同熱量的情況下每使用1t煤便可節省12元,鍋爐每小時(shí)消耗450kg煤,一年至少消耗3942t,則來(lái)將會(huì )節約人民幣473萬(wàn)元,大大減少了企業(yè)開(kāi)支同時(shí)000000又節約了能源年份2010表1改進(jìn)前后經(jīng)濟效益對比耗煤量/(ta-)效率價(jià)格/(元a-)所得熱量圖12010——2013年中國廢氣排放量改進(jìn)前4改進(jìn)結果863.16將單層固定式篩板改進(jìn)成“Z”型可調式動(dòng)態(tài)篩分器。通過(guò)實(shí)驗的模擬,可以看出混合的煤塊經(jīng)過(guò)“Z”型動(dòng)態(tài)篩分的從表1中我們可以看岀由于國內燃煤爐的效率較低,要想?確可以達到預期的分層效果:大塊煤一小塊煤一煤粉一中煤獲得同等的能量,則需要耗費更多的煤,經(jīng)濟負擔也相應的塊(從下到上)。改變原有的分層狀況增加了中塊煤的燃燒時(shí)增加。若通過(guò)篩板的改進(jìn)將鍋爐效率提升至η5%,則消費量就間,提髙了煤的燃燒效率減少了耗煤量。通過(guò)節能效益的分析,要降低至680元/a,大大減少了我國的經(jīng)濟開(kāi)支可以看出篩板結構的改進(jìn)節省了能源,減輕了經(jīng)濟負擔。3.2環(huán)境效益參考文獻煤炭是我國工業(yè)鍋爐運轉所依賴(lài)的最重要燃料,燃煤工〔李俊東,韓殿營(yíng),李耀榮,等、在用燃煤鏈條爐排鍋爐的節能改造業(yè)鍋爐一直牢牢占據我國工業(yè)鍋爐的主體地位,是僅次于電工業(yè)鍋爐,2010,(2)站鍋爐的用煤大戶(hù)。根據國家統計局的數據顯示:[2]林鵬云,王苑,李俊杰燃煤鏈條爐排工業(yè)鍋爐燃燒數值模擬研究通過(guò)圖1可以看出:我國近年來(lái)廢氣排放量逐年遞增,尤[J工業(yè)鍋爐,2010,(3)其是煙氣的排放量在2013年較上一年漲幅為48%。中國煤炭→““““““““““““““““““““““““““““““““拿“+““+“(上接第18頁(yè))從表2看出,甲醇合成換熱器出口管箱采用膨脹節結構要表2兩種換熱器結構對比優(yōu)于填料函結構,且性?xún)r(jià)比較高填料函結構膨脹節結構4結束語(yǔ)備注經(jīng)過(guò)以上分析,對比,換熱器出口管板采用滑動(dòng)結構殼程和管程壓差管箱與岀口管箱采用膨脹節連接,這樣既解決了換熱管膨脹MPaG問(wèn)題,又同時(shí)避免了管程與殼程之間的密封,杜絕了泄漏,密封性能無(wú)泄漏更有利于檢修和維護,提高了工藝介質(zhì)品質(zhì),改善運行狀況,維修、安裝不便于維修,安裝方便維修和安裝延長(cháng)了設備使用的協(xié)結構。結構形式管箱采用填料函結構管箱采用膨脹節結構中國煤化工技術(shù)先進(jìn)性采用傳統技術(shù)比較先進(jìn)CNMHG適性?xún)r(jià)比較高