第42卷第5期煤化工與甲醇化工設(shè)計通訊2016年5月Coal Cemical MethanolChemical Engineering Design Communications甲醇合成換熱器結(jié)構(gòu)優(yōu)化張建民，李愛玲(新能能源 有限公司，內(nèi)蒙古達拉特旗014300)摘要:通過對甲醇合成換熱器結(jié)構(gòu)進行對比，換熱器管箱采用膨脹節(jié)結(jié)構(gòu)明顯優(yōu)于填料函結(jié)構(gòu)，有效地降低泄漏，提高合成產(chǎn)率，更好地適應(yīng)生產(chǎn)需要。關(guān)鍵詞:穩(wěn)定輕烴; LNG;換熱器;合成;甲醇;填料函;膨脹節(jié)中圖分類號: TQ223.121文獻標志碼:A文章編號: 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態(tài)控股股份有限公司(股票代構(gòu)，另一端管板采用滑動結(jié)構(gòu)，屬于自由端形式，滑動管板碼: 600803)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(jié)部件，分別采用法蘭連接，構(gòu)成管程事煤基化工生產(chǎn)。一期已建成投產(chǎn)60萬ta甲醇項目、目前實出口管道，可有效補償管程系統(tǒng)的伸縮量，杜絕殼程介質(zhì)向現(xiàn)滿負荷穩(wěn)定生產(chǎn)。二期以當?shù)刎S富的煤原料，采用水煤漿氣管程泄漏，同時管箱采用膨脹節(jié)結(jié)構(gòu)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228醇合成、穩(wěn)定輕烴等裝置生產(chǎn)20萬t/a 穩(wěn)定輕烴，同時副產(chǎn)2億m' (標) /aLNG，于2015年6月正式啟動， 目前處于施工建設(shè)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(jié)構(gòu)，屬于高壓設(shè)備，其主要功能合成塔入口與出口氣體進行換熱,是合成工段主要設(shè)備(主要參數(shù)見表1),換熱管較長，管程和殼程膨脹較大，存在泄漏現(xiàn)象，不能較好滿足生產(chǎn)需要。表1甲醇合成換熱器主要參數(shù)圖1原換熱器結(jié)構(gòu)圖主要參數(shù)_殼程管程19.殼程; 20.殼程出口: 21.折流板; 22.滑 動管板;冷合成氣熱合成氣.23.管程封頭; 24.殼程封頭; 25.管箱; 26.管程出口;操作溫度1設(shè)計溫度/C 61 ~ 230/280262.5 ~ 121.3/34027.擋板: 28.管箱蓋板操作壓力1設(shè)計壓力/(MPaG) 8.679.58.36/9.5換熱面積/ m2?3501.6換熱管規(guī)格φ 14X2X12000換熱管數(shù)量/根重量/t總重119:管程重量582原換熱器設(shè)計結(jié)構(gòu)甲醇合成換熱器原設(shè)計結(jié)構(gòu)(見圖1),采用浮頭式換熱器結(jié)構(gòu)，換熱器管板- -端固定，另一端可以滑動，其滑動管圖2原管箱結(jié)構(gòu)圖板與管程出口管箱采用焊接連接，管程出口管箱和管程出口段連接段采用填料函結(jié)構(gòu)(見圖2)，在起初運行工況中，可1.管箱封頭; 2.內(nèi)管箱; 3.填料; 4.填料環(huán);有效解決殼程與管程熱膨脹問題，隨著使用壓力、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(jié)構(gòu)存在著殼.- 8913101L11617程介質(zhì)向管程泄漏的現(xiàn)象，造成換熱效果不理想，合成產(chǎn)率降低，能耗增加，設(shè)備使用壽命縮短，不能較好滿足生產(chǎn)需要。3改進后換熱器結(jié)構(gòu)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，否則會出現(xiàn)管板嚴重變形，結(jié)合實際工況，保證原換熱器主要設(shè)備結(jié)構(gòu)不變的情況下，將管程出口管箱改造為膨脹節(jié)結(jié)構(gòu)(詳見圖3),膨脹節(jié)部件由膨脹節(jié)、內(nèi)筒和法蘭組成，膨脹節(jié)一端與內(nèi)筒強度焊接，另一端與內(nèi)筒密封焊接，從而確保膨脹節(jié)伸縮自由;換熱器管程一端管板采用固定管板結(jié)圖3 改進后管箱結(jié)構(gòu)圖8.管程封頭; 9.螺栓螺母; 10膨脹節(jié)(帶配套法蘭) ; 11.管 箱;收稿日期: 2016 -05- 1212.螺栓螺母; 13.殼程封頭; 14殼程外壁; 15.密封墊片;作者簡介:張建民(1972-)， 男，山西太原人，設(shè)備工程師，主要16.管程蓋板; 17.螺栓螺母從事設(shè)備技術(shù)管理工作。(下轉(zhuǎn)第31頁)●18●化工設(shè)計通訊石油工程第42卷第5期Chemical Engineering Design 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(yīng)用與監(jiān)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程當中。但對參考文獻于比較長途的油氣管道運輸，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在它們的內(nèi)壁面進行防腐處理，而是將防腐處理著[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制造油氣[2]孫闖.油田集輸管道腐蝕行為研究及分析[].中小企業(yè)管理與科技(上旬刊), 2012， (3)5加強油氣管道腐蝕監(jiān)控與管理[3]劉佳.天然氣管道的腐蝕原因及防治措施[D]. 內(nèi)江科技, 2012,(6) .在油氣管道的運輸過程中，要加強對管道腐蝕的監(jiān)控與[4]劉德緒，王曉霖，龔金海.普光高含硫氣田集輸管道腐蝕風險評估管理，對油氣管道運輸實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測，對周邊環(huán)境比較復(fù)雜與控制技術(shù)[I].油氣田地面工程，2012， (7的油氣管道實行特殊監(jiān)測，實時監(jiān)測，并將這些監(jiān)測數(shù)據(jù)匯總，[S]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[D].形成一套比較常規(guī)的監(jiān)測方法(8。同時要加強對油氣管道的腐科技創(chuàng)新導(dǎo)報， 2011, (14)蝕技術(shù)的管理，成了專門部門，研究開發(fā)新的防腐技術(shù)，加[6] 袁英，高強生，劉義.天然氣管道腐蝕分析與對策[0].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(jiān)控與工程，2011，(8)管道當中。[7]葉帆，楊偉.塔河油田集輸管道腐蝕與防腐技術(shù)[0].油氣儲運，6結(jié)束語2010，1油氣管道的安全是保障我國油氣生產(chǎn)、運輸?shù)闹匾h(huán)節(jié)，[8]楊靜，葉帆.雅克拉氣田集輸管道腐蝕預(yù)測與防治[].油氣儲運，因此需要對管道存在的腐蝕問題，加以研究，根據(jù)腐蝕的不2009，(7)同成因，進行分類處理，不斷改進防腐技術(shù)，不斷加強管理(.上接第13頁)工業(yè)協(xié)會副會長劉峰說過“燃煤工業(yè)鍋爐是城市大氣污染的效率低于國際的先進水平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(shù)相同，獲得同樣多的熱量，我國將耗費大量的煤資源”。 隨著環(huán)境污染的加劇，保護環(huán)境減少含C氣體的排放量源?，F(xiàn)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(jié)構(gòu)的改進使得鍋爐效率有所提升進為研究對象。由產(chǎn)品信息可知，在燃料為二類煙煤時，鍋爐而減少 用煤量及含C氣體的排放。滿足了能耗排放做“減法”、的熱效率可達78%;通過篩分器結(jié)構(gòu)的改進使得煤重新分層經(jīng)濟發(fā)展做 “加法”新型發(fā)展道路的要求。后，由實驗?zāi)M效果分析，鍋爐的熱效率至少可提高2個百分中國近5年廢氣排放量點。按現(xiàn)在二類煙煤的市場平均價格分析，1t煤需要600元，20000000，經(jīng)過結(jié)構(gòu)改進，在獲得相同熱量的情況下每使用1t煤便可節(jié)1500000省12元，鍋爐每小時消耗450kg煤，一年至少消耗3942t,則1000000-年下來將會節(jié)約人民幣4.73萬元，大大減少了企業(yè)開支同時500000又節(jié)約了能源。2011表1改進前后經(jīng)濟效益對比 ，改進前.耗煤量(ta效率價格1 (元aT)所得熱量4改進結(jié)果圖12010-- 2013年中國廢 氣排放量3 9420.78將單層固定式篩板改進成“Z”型可調(diào)式動態(tài)篩分器。通改進后3 863.160.802317896過實驗的模擬，可以看出混合的煤塊經(jīng)過“Z”型動態(tài)篩分的從表1中我們可以看出由于國內(nèi)燃煤爐的效率較低，要想確 可以達到預(yù)期的分層效果:大塊煤- -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(yīng)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增加。若通過篩板的改進將鍋爐效率提升至75%，則消費量就間 ,提高了煤的燃燒效率減少了耗煤量。通過節(jié)能效益的分析，要降低至680元/a,大大減少了我國的經(jīng)濟開支?？梢钥闯龊Y板結(jié)構(gòu)的改進節(jié)省了能源，減輕了經(jīng)濟負擔。3.2環(huán)境效益煤炭是我國工業(yè)鍋爐運轉(zhuǎn)所依賴的最重要燃料，燃煤工[1]李俊東，韓殿營，李耀榮，等.在用燃煤鏈條爐排鍋爐的節(jié)能改造業(yè)鍋爐一直牢牢占據(jù)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。根據(jù)國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)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(shù)值模擬研究通過圖1可以看出:我國近年來廢氣排放量逐年遞增，尤[].工業(yè)鍋爐，2010, (3)其是煙氣的排放量在2013年較上--年漲幅為48%。中國煤炭(. 上接第18頁)從表2看出，甲醇合成換熱器出口管箱采用膨脹節(jié)結(jié)構(gòu)要表2兩種換熱器結(jié)構(gòu)對比優(yōu)于填料函結(jié)構(gòu)，且性價比較高。結(jié)構(gòu)4結(jié)束語填料函結(jié)構(gòu)膨脹節(jié)結(jié)構(gòu)備注參數(shù)經(jīng)過以上分析，對比，換熱器出口管板采用滑動結(jié)構(gòu)，殼程和管程壓差1管箱與出口管箱采用膨脹節(jié)連接，這樣既解決了換熱管膨脹.310.31MPaG問題，又同時避免了管程與殼程之間的密封，杜絕了泄漏，密封性能存在泄漏無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，不便于維修，安裝延長了設(shè)備使用壽命，是- -種較好的換熱器結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)形式管箱采用填料函結(jié)構(gòu)管箱采用膨脹節(jié)結(jié)構(gòu)技術(shù)先進性采用傳統(tǒng)技術(shù)比較先進價格適中性價比一般_較高，●31●