甲醇合成换热器结构优化

第42卷第5期煤化工与甲醇化工设计通讯2016年5月Coal Cemical MethanolChemical Engineering Design Communications甲醇合成换热器结构优化张建民，李爱玲(新能能源 有限公司，内蒙古达拉特旗014300)摘要:通过对甲醇合成换热器结构进行对比，换热器管箱采用膨胀节结构明显优于填料函结构，有效地降低泄漏，提高合成产率，更好地适应生产需要。关键词:稳定轻烃; LNG;换热器;合成;甲醇;填料函;膨胀节中图分类号: TQ223.121文献标志码:A文章编号: 1003- 6490 (2016) 05- 0018 -02Methanol 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 production.Key words : natural gasoline natural gas liquid stabilized light hydrocarbon ; LNG ; heat exchanger ; synthesis ; methyl alcohol ;stufing box ; expansion joint新能能源有限公司是新奧生态控股股份有限公司(股票代构，另一端管板采用滑动结构，属于自由端形式，滑动管板码: 600803)下属子公司，是新奥集团成员企业之一，主要从与 出口管箱采用膨胀节部件，分别采用法兰连接，构成管程事煤基化工生产。一期已建成投产60万ta甲醇项目、目前实出口管道，可有效补偿管程系统的伸缩量，杜绝壳程介质向现满负荷稳定生产。二期以当地丰富的煤原料，采用水煤浆气管程泄漏，同时管箱采用膨胀节结构便于安装和检修。化、催化气化、加氢气化等工艺，配套低温甲醇洗、变换、甲228醇合成、稳定轻烃等装置生产20万t/a 稳定轻烃，同时副产2亿m' (标) /aLNG，于2015年6月正式启动， 目前处于施工建设阶段。1概述新能达旗二期项目，采用卡萨利工艺包，甲醇合成换热器均采用卧式结构，属于高压设备，其主要功能合成塔入口与出口气体进行换热,是合成工段主要设备(主要参数见表1),换热管较长，管程和壳程膨胀较大，存在泄漏现象，不能较好满足生产需要。表1甲醇合成换热器主要参数图1原换热器结构图主要参数_壳程管程19.壳程; 20.壳程出口: 21.折流板; 22.滑 动管板;冷合成气热合成气.23.管程封头; 24.壳程封头; 25.管箱; 26.管程出口;操作温度1设计温度/C 61 ~ 230/280262.5 ~ 121.3/34027.挡板: 28.管箱盖板操作压力1设计压力/(MPaG) 8.679.58.36/9.5换热面积/ m2?3501.6换热管规格φ 14X2X12000换热管数量/根重量/t总重119:管程重量582原换热器设计结构甲醇合成换热器原设计结构(见图1),采用浮头式换热器结构，换热器管板- -端固定，另一端可以滑动，其滑动管图2原管箱结构图板与管程出口管箱采用焊接连接，管程出口管箱和管程出口段连接段采用填料函结构(见图2)，在起初运行工况中，可1.管箱封头; 2.内管箱; 3.填料; 4.填料环;有效解决壳程与管程热膨胀问题，随着使用压力、温度和介5.填料压盖; 6.外管箱; 7.壳程外壁; 8.螺栓、螺母.质的变化，换热器使用效果一般。填料函密封结构存在着壳.- 8913101L11617程介质向管程泄漏的现象，造成换热效果不理想，合成产率降低，能耗增加，设备使用寿命缩短，不能较好满足生产需要。3改进后换热器结构甲醇合成换热器正常运行，必须保证管板和管程正常伸缩量，否则会出现管板严重变形，结合实际工况，保证原换热器主要设备结构不变的情况下，将管程出口管箱改造为膨胀节结构(详见图3),膨胀节部件由膨胀节、内筒和法兰组成，膨胀节一端与内筒强度焊接，另一端与内筒密封焊接，从而确保膨胀节伸缩自由;换热器管程一端管板采用固定管板结图3 改进后管箱结构图8.管程封头; 9.螺栓螺母; 10膨胀节(带配套法兰) ; 11.管 箱;收稿日期: 2016 -05- 1212.螺栓螺母; 13.壳程封头; 14壳程外壁; 15.密封垫片;作者简介:张建民(1972-)， 男，山西太原人，设备工程师，主要16.管程盖板; 17.螺栓螺母从事设备技术管理工作。(下转第31页)●18●化工设计通讯石油工程第42卷第5期Chemical Engineering Design CommunicationsPetroleum Engineering2016年5月界面的保护还是降低石油、天然气浓度的方法，都可以应用与监控，有效保障油气管道的运输安全。到一般的，尤其是比较短途的油气管道运输过程当中。但对参考文献于比较长途的油气管道运输，因这些管道自身的重量比较轻，[] 史娜，王雷， 仇祝峰，等.油气管道腐蚀机理分析及防腐措施综述因此不会在它们的内壁面进行防腐处理，而是将防腐处理着[J].中国石油和化工标准与质量.2012, (1)眼于提升它们的材质上，选用耐腐蚀性强的材料来制造油气[2]孙闯.油田集输管道腐蚀行为研究及分析[].中小企业管理与科技(上旬刊), 2012， (3)5加强油气管道腐蚀监控与管理[3]刘佳.天然气管道的腐蚀原因及防治措施[D]. 内江科技, 2012,(6) .在油气管道的运输过程中，要加强对管道腐蚀的监控与[4]刘德绪，王晓霖，龚金海.普光高含硫气田集输管道腐蚀风险评估管理，对油气管道运输实现动态监测，对周边环境比较复杂与控制技术[I].油气田地面工程，2012， (7的油气管道实行特殊监测，实时监测，并将这些监测数据汇总，[S]代璞璞，于润桥，熊文俊.埋地管道腐蚀的成像检测技术研究[D].形成一套比较常规的监测方法(8。同时要加强对油气管道的腐科技创新导报， 2011, (14)蚀技术的管理，成了专门部门，研究开发新的防腐技术，加[6] 袁英，高强生，刘义.天然气管道腐蚀分析与对策[0].油气田地面强管道的防腐管理，将计算机技术运用到管道防腐的监控与工程，2011，(8)管道当中。[7]叶帆，杨伟.塔河油田集输管道腐蚀与防腐技术[0].油气储运，6结束语2010，1油气管道的安全是保障我国油气生产、运输的重要环节，[8]杨静，叶帆.雅克拉气田集输管道腐蚀预测与防治[].油气储运，因此需要对管道存在的腐蚀问题，加以研究，根据腐蚀的不2009，(7)同成因，进行分类处理，不断改进防腐技术，不断加强管理(.上接第13页)工业协会副会长刘峰说过“燃煤工业锅炉是城市大气污染的效率低于国际的先进水平15%左右。假定锅炉燃烧方式及其主要贡献源之一，也是仅次于燃煤发电的第二大煤烟型污染性能参数相同，获得同样多的热量，我国将耗费大量的煤资源”。 随着环境污染的加剧，保护环境减少含C气体的排放量源。现取河南省周口市生产的DZL4-1.25-AII型链条炉排锅炉势在必行。分布器筛板结构的改进使得锅炉效率有所提升进为研究对象。由产品信息可知，在燃料为二类烟煤时，锅炉而减少 用煤量及含C气体的排放。满足了能耗排放做“减法”、的热效率可达78%;通过筛分器结构的改进使得煤重新分层经济发展做 “加法”新型发展道路的要求。后，由实验模拟效果分析，锅炉的热效率至少可提高2个百分中国近5年废气排放量点。按现在二类烟煤的市场平均价格分析，1t煤需要600元，20000000，经过结构改进，在获得相同热量的情况下每使用1t煤便可节1500000省12元，锅炉每小时消耗450kg煤，一年至少消耗3942t,则1000000-年下来将会节约人民币4.73万元，大大减少了企业开支同时500000又节约了能源。2011表1改进前后经济效益对比 ，改进前.耗煤量(ta效率价格1 (元aT)所得热量4改进结果图12010-- 2013年中国废 气排放量3 9420.78将单层固定式筛板改进成“Z”型可调式动态筛分器。通改进后3 863.160.802317896过实验的模拟，可以看出混合的煤块经过“Z”型动态筛分的从表1中我们可以看出由于国内燃煤炉的效率较低，要想确 可以达到预期的分层效果:大块煤- -小块煤一煤粉一中煤获得同等的能量，则需要耗费更多的煤，经济负担也相应的块(从下到上)。改变原有的分层状况增加了中块煤的燃烧时增加。若通过筛板的改进将锅炉效率提升至75%，则消费量就间 ,提高了煤的燃烧效率减少了耗煤量。通过节能效益的分析，要降低至680元/a,大大减少了我国的经济开支。可以看出筛板结构的改进节省了能源，减轻了经济负担。3.2环境效益煤炭是我国工业锅炉运转所依赖的最重要燃料，燃煤工[1]李俊东，韩殿营，李耀荣，等.在用燃煤链条炉排锅炉的节能改造业锅炉一直牢牢占据我国工业锅炉的主体地位，是仅次于电[].工业锅炉，2010， (2)站锅炉的用煤大户。根据国家统计局的数据显示:[2] 林鹏云，王苑，李俊杰.燃煤链条炉排工业锅炉燃烧数值模拟研究通过图1可以看出:我国近年来废气排放量逐年递增，尤[].工业锅炉，2010, (3)其是烟气的排放量在2013年较上--年涨幅为48%。中国煤炭(. 上接第18页)从表2看出，甲醇合成换热器出口管箱采用膨胀节结构要表2两种换热器结构对比优于填料函结构，且性价比较高。结构4结束语填料函结构膨胀节结构备注参数经过以上分析，对比，换热器出口管板采用滑动结构，壳程和管程压差1管箱与出口管箱采用膨胀节连接，这样既解决了换热管膨胀.310.31MPaG问题，又同时避免了管程与壳程之间的密封，杜绝了泄漏，密封性能存在泄漏无泄漏更有利于检修和维护，提高了工艺介质品质，改善运行状况，不便于维修，安装延长了设备使用寿命，是- -种较好的换热器结构。结构形式管箱采用填料函结构管箱采用膨胀节结构技术先进性采用传统技术比较先进价格适中性价比一般_较高，●31●