MTO装置反应气体管道设计

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1、聚管恭P石油化工设计etrochemicalDesignMTO装置反应气体管道设计张志刚，张晋峰(中石化洛阳工程有限公司，河南洛阳471003)摘要：以世界首套180万t／a(折纯甲醇)大型MTO工业化装置(已成功安全平稳运行)的管道设计为基础，详细分析了MTO装置反应气体管道的设计原则和设计参数，确定采用衬里管道型式并提出了该管道系统的布置方案。该项技术打通了甲醇到低碳烯烃的产业链条，开创了全新的制聚低碳烯烃工艺。阐述了管道布置、管系主要元件确定、管道应力分析、管道支架设计等内容的设计要点。关键

2、词：MTO装置反应气体衬里管道设计甲醇制烯烃(Methano1．To—Olefins)装置简称长度，可有效减少管道压降。2)做好管道热补偿。MTO装置，是以甲醇为原料通过催化反应生产出因管道管径大，介质温度高，为保证装置安全长周轻烯烃混合气(主要是乙烯和丙烯)的过程。因该期运行，管道热补偿研究尤为重要。3)节约投资。装置可不以石油和天然气为原料，就能满足当前因管道管径大，投资高。通过优化管道布置和合油价高企环境下的巨大烯烃产品需求；MTO技术理进行管道选材，有效节约投资。对于优化产业结构，维护国家

3、能源安全有着重要的战略意义。2010年8月，在某煤制烯烃示范项目中，采用中国科学研究院大连化学物理研究所、陕西新兴煤化工有限公司和LPEC联合开发的MTO技术，由中石化洛阳工程有限公司承担工程设计，世界首套180万t(折纯甲醇)进料规模的大型MTO工业化装置一次开车成功，并实现平稳运行。本文图1MTO装置反应气体管道布置型式主要结合该装置设计过程，探讨MTO装置反应气1一急冷塔；2一甲醇反应气换热器；3一反应气三级旋风分离器；4一反应器体管道设计要点。2设计参数和管系主要元件确定1反应气体管道设计

4、原则1)设计参数。考虑到节约投资及有利于管MTO装置反应气体管道，是指从反应器出口道热补偿，基于特定的工艺参数，决定该管道采用经过反应气三级旋风分离器、甲醇一反应气换热冷壁(即管道内衬隔热耐磨衬里)形式，冷壁管的器至急冷塔的管段部分。此部分管段为该装置核设计温度根据大量工程经验确定。反应气体管道心管道，管道布置形式见图1。MTO反应为低压设计参数：压力0．29MPa；管壁温度300℃。力、强放热反应⋯，反应气体管道介质压力低、温度高。该装置反应气体管道管径大(1800～2800收稿日期：2012—

5、11—07。mm)，温度高(495—550℃)，而且管道中介质有作者简介：张志刚，男，2006年毕业于大连理工大学化毒、易燃、易爆且含有少量催化剂。管道设计时需工机械专业，硕士，工程币，现主要从事炼油及MTO注意：1)减少管道压降。通过简化管道布置，在满装置管道设计工作。联系电话：0379—64885434：E—足管道柔性和设备管口受力的要求下，缩短管道mail：zhangzg．1pec@sinopec．corn2013年第3期(第3O卷)张志刚等．MTO装置反应气体管道设计·31·2)管系主要元

6、件确定。反应气体管道元件3管道应力分析及管道热补偿元件的确定材质为：Q245R加龟甲网隔热耐磨双层衬里。国际上公认的管道应力分析程序CAESARII①管道壁厚。反应气体管道Ts

7、薄壁管道刚度应满足一甲醇一反应气换热器存在一开一备、两台同时开定要求的工程经验，最终确定反应气体管道的壁等工况，相应管道应力分析时会出现不同结果。厚为14～18mm。管道中弯头、三通等管件壁厚在不同工况条件下，与反应气体管道相连接的设需保证其最薄处与相应管道壁厚一致。备嘴子处端点位移也不同。②管道衬里厚度。根据GB50474—2008隔2)输人数据。MTO装置反应气体管道的应热耐磨衬里技术规范规定，确定龟甲网隔热耐力分析按常规的基本参数、管道单元结构参数和磨双层衬里的耐磨层厚度为26mm_2J。边

8、界条件三种数据输入时，应当注意的是：管道衬衬里总厚度可采用文献[1]的公式进行计算：里应折算成当量管道壁厚，管道材料密度应折算占=(ti—t)A2／(t—t)o—A26l／A1+l(4)成当量管道材料密度。根据确定的工况条件正确式中：ti——介质温度，℃；输入每一种工况数据才可获得正确的管道应力分to——当地年平均大气温度，℃；析结果。tw——设备或管道金属器壁壁温，oC；3)应力校核。根据产生应力的荷载不同，通a。——金属器壁与空气间的对流和辐射传热常将应力分为由压力、重力与其他