分子筛纯化系统的管道优化设计-论文.pdf

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1、分子筛纯化系统的管道优化设计彭德龙(浙江智海化工设备工程有限公司，浙江省湖州市德清县雷甸镇临杭工业区经一路313200)摘要：针对大型空分设备分子筛纯化系统的设计特点及存在的安全问题，基于影响系统安全性能的热应力计算分析，结合实例对国内普遍采用的管路设计方案进行了优化设计，通过系统方案比较和安全性评定提出了一种新的管路设计方案。关键词：空分设备；分子筛纯化系统；管路设计；优化设计；应力分析；安全评定中图分类号：TB667．9文献标识码：BOptimizeddesignofpipelineofmolecular

2、sievepurificationsystemPengDelong(ZhejiangZhihaiChemicalEquipmentEngineeringCo．，Ltd．，JingyiRoad，LinhangIndustrialPark，LeidianTown，DeqingCounty，Huzhou313200，Zhejiang，P．R．China)Abstract：Forthedesignfeaturesandtheexistingsafetyproblemsofmolecularsievepurificat

3、ionsystemoflarge—sizedairseparationplant，thepipelinedesignschemecommonlyusedinChinaissubjectedtooptimizeddesignincombinationwithexamplesonbasisofcalculationandanalysisofthermalstressaffectingsafetyperformancesofsystem，andthroughcomparisonofsystemschemeandsa

4、fetyassessmentanewpipelinedesignschemeisproposed．Keywords：Airseparationplant；Molecularsievepurificationsystem；Pipelinedesign；Optimizeddesign；Analysisofstress；Safetyassessment近年来，空分设备规模呈大型化趋势发展，分干空气出子筛纯化系统作为空分设备的关键系统之一，其设备亦呈高参数化、大管径发展，配套管路设计显得愈来愈重要。鉴于分子筛纯化系统

5、具有设计要求紧凑、需经历多种工况(如高温一常温交变循环)的特点，需寻求一种新的经济、安全的方案，以满足大型空分设备对分子筛纯化系统的设计要求。1分子筛纯化系统管路常规设计原则国产空分设备多选用卧式分子筛吸附器用于处理压缩、预冷后的空气。其工艺流程如图1所示。图1分子筛纯化系统流程示意图收稿日期：2013-04-18；修回Et期：2014-02-20作者简介：彭德龙，男，1960年生，现在浙江智海化工设备工程有限公司从事空分设备管道设计审核与设备技术附件的管理工作。分子筛纯化系统正常工作时要完成吸附一再生1．1

6、管路原设计方案一吸附的反复循环，才能保持吸附剂去除空气中水分子筛纯化系统管道的典型布置如图2所示，分、二氧化碳以及碳氢化合物等杂质的工作活力，其最大优点是管路结构紧凑，维护方便，管路热变两只分子筛吸附器交替工作，一只吸附，另一只再形引起的热应力通过管道的自身变形进行补偿，无生，一个循环周期为4～6小时。正常吸附时，分需进行特殊的管路热应力分析，这在小型空分设备子筛吸附器工作温度40℃，工作压力0．5MPa；正(工艺管道公称直径<700mm)的设计中是优先选常再生时，分子筛吸附器工作温度200℃，工作压用的设计

7、方案。力0．2MPa。加热污氮气图2分子筛纯化系统管道典型布置示意图但是，随着空分设备规模越来越大，分子筛吸表1分子筛纯化系统运行条件附器体积变大，主工艺管道的公称直径也相应增工况工艺参数吸附器1吸附器2大。以一套60000m／h空分设备为例，其主工艺状态吸附再生管道公称直径达到1400mm，按传统的管路设计方l操作温度／℃40200案设计，整个管路系统刚度很大，管道自身柔性不操作压力／MPa0．50．2足以补偿热变形引起的热应力影响，进而导致整个状态再生吸附系统的关键位置(如图2中的点m、n、o、P)的2操

8、作温度／℃2oo40二次应力增大。为此，需要对管路安全性进行详细操作压力／MPaO．2O．5的力学分析和校核¨。1．2管路应力分析分子筛纯化系统采用qb1420mm×10mm规格的管道，材质为Q235B，使用CAESARI1软件对该系统阀组管道进行应力计算。分子筛纯化系统的运行条件见表1，组合运行工况见表2，应力分析有限元模型如图3所示。为简化计算模型，也便于计算结果的比较，计算边界条件说明如下：由