分子筛干燥器的管道布置.pdf

于罗娜分子筛干燥器的管道布置232023，33（4）分子筛干燥器的管道布置于罗娜*华陆工程科技有限责任公司西安710065摘要通过对某项目的分子筛填料干燥器的进出口管道布置的不同方案的分析比较，从可操作性、液袋要求以及经济型等角度入手，进行优化方案探讨。关键词分子筛干燥器管道布置压缩产品气DOI:10.3969/j.issn.1007-6247.2023.04.006*于罗娜：工程师。2016 年 4 月毕业于伦敦帝国理工学院高级化学工程学院获得硕士学位。主要从事化工工艺管道设计工作。联系电话：[phone]，电子邮箱：。在化学工业生产中得到的产品往往还有过多的水分或有机溶剂，要制得合格的产品需要除去固体物料中多余的水分。比如在 PDH 项目中，反应器再生时用到的蒸汽冷凝后会产生水，产品气需要在干燥后才能高效地进行后续的净化。本文描述的干燥器用于三级压缩后的产品气。三级压缩后的产品在分离罐中分为气液两部分，主要成分均为乙烯乙烷。产品液在干燥后去脱乙烷塔进行乙烷脱除等后续操作，产品气经分子筛干燥器干燥后去冷箱进一步分离出氢气等轻组分。分子筛干燥剂的结构如同海绵，能将介质中的含水量降低到 0.01g/m3。采用吸附脱除杂质。一旦分子筛吸附至饱和状态，就不能继续吸附，需要对其进行再生操作：把已经吸附的杂质用再生气体释放出来，再吹出去，使其重新具备吸附能力。由于分子筛在较高压力和较低温度下易于吸附，在较低压力和较高温度下易于再生。因此，吸附和再生处于两种差异很大的操作工况。再加上吸附工况时往往有一些特殊要求，这就使分子筛干燥器的进出口管道布置成为了一个难点。1工艺流程、设备及设备布置介绍1.1工艺流程介绍以某项目为例。该项目设置了两台气相分子筛干燥器，一开一备，流程简图见图 1。主要运行步骤如下：（1）干燥器 A 完成上一个工作循环开始切断，所有阀门关闭。（2）此时设备内干燥剂填料已经吸收了水分，需要再生。正常干燥工况工作压力为 15 bar，再生工况工作压力为 6 bar。因此，打开出口管线上的一个旁路进行卸压，该管线通往干燥器的上游设备。（3）干燥器 A 卸压后用另一台在线干燥器 B的产品气加压。通过重复加压、减压操作，尽可能将干燥器中上一个循环剩余的产品气驱赶到上游设备中去。（4）加压完成后进入再生工况，分为冷再生和热再生：冷再生阶段，打开再生管线进出口上的阀门以及冷再生气管线上的阀门，通过 45 的冷再生带走干燥剂中的自由水分；热再生阶段，用300 的再生气进一步再生，使干燥剂中的水分进一步蒸发。之后开始降温，为下一阶段工作做准备。（5）再生完成后，减压到 6 bar，尽量排出再图 1干燥过程流程简图24化工设计 2023，33（4）CHEMICAL ENGINEERING DESIGN生气。（6）为了进入干燥工况做准备，干燥器 A 在用另一台在线干燥器 B 的产品气加压到 15 bar 后，打开进口和出口旁路管线上的阀门，准备上线。（7）刚上线的干燥器 A 和即将切断的干燥器 B并列运行半个小时后，关闭干燥器 B，进入稳定工作阶段。1.2设备介绍分子筛干燥器设备图见图 2。该设备有以下主要管口，顶部的 N1 是再生气进口和干燥后的产品气出口，底部的 N3 是再生气出口和待干燥的产品气进口。正常操作时，气体流向是从下向上，再生时是从上到下。1.3设备布置介绍干燥器区域设备布置图见图 3。图 2分子筛干燥器设备图设备本体高约 15 m，裙座高 4 m，直径 6 m。有两层填料，下层主填料层厚约 2 m，上层辅填料层厚约 1 m。正常操作过程中，辅助填料层中应该没有水分，两填料层之间设置取样分析仪检测水分，如检测出有水分，说明下层主填料层无法正常工作，需要停车检修。填料层底部和上下均设有人孔，用于检修和更换干燥剂。气体干燥器正常操作温度为 26，操作压力为 15 bar，再生分两种工况，高温工况操作温度为300，低温为 40，操作压力是 6 bar。一个工作循环中，有约 120 h 的干燥在线生产时间和 50 h的下线再生时间。图 3干燥器区域设备布置图两台气体干燥器间距为 9 m，两液体干燥器间距 3 m。气体干燥器北边、东边是界区，南边是管廊，中间设有一个两层框架，用来布置调节阀组。框架长 15 m，宽 8 m，北边设有楼梯间。干燥器上部设有联合平台，并与框架连接，方便操作检修。本文主要讨论气体干燥器的管道布置。除需要满足基本工艺要求外，还有以下难点：首先，管道直径较大，且要求布置在地面，而地面空间又非常有限；并且，因为再生气和产品气流向相反，容易产生震动，应力计算难通过，因此，本项目的气体干燥器的主要管线具有典型性，值得探讨。2气相分子筛的主要管线布置2.1产品气进口管线和再生气出口管线2.1.1管道基本介绍根据工艺管道仪表流程图 PID 要求，干燥器填料层下方的 28 的产品气管线和 12 的再生气管线需通过不同的阀门的开关切换，这两条管线共用同一个管口。管道等级为 150 CL，材料为碳钢。管口附近有温度计和压力表接口。两条管线上均有一个切断阀和一个手阀，阀门之间有一个导淋。于罗娜分子筛干燥器的管道布置252023，33（4）2.1.2方案介绍方案一：将这两条管线布置在界区和干燥器之间，即干燥器东边。干燥器北边和南边用作更换填料时的检修空间。管道布置见图 4。（1）首先将管线镜像到干燥器西边。为了保证检修通道要求，适当加大了干燥器和框架之间的距离。（2）产品气管线和再生气管线直接在地面三通处分叉，调节阀直接和三通和异径管连接，保证了最小的死端。同样，把再生管线上的手阀从立管挪到水平管，虽然增加了占地空间，但减少了积液量。（3）产品气管线直接下到地面上接三通分叉，手阀和三通直连。这样的布置方法虽然牺牲了通道，但可以让死端最短，保证正常操作。2.1.3应力分析因为两套干燥器一开一备，且再生状态下有两种工况。应力计算要求尽可能增加东西方向上的管道长度，通过修改管口方位，从 270 分别顺时针和逆时针旋转 60。更改后的管道系统，经过管道应力计算，满足设计要求。2.1.4方案比较分别从以下三个方面比较两个方案的优缺点：（1）可操作性。两个方案均可满足基本的 800 mm 检修通道要求。在此基础上，方案一在两干燥器中设置通道，方便通行，且 XV 阀有足够的检修空间，但吊装空间相对紧张；方案二留出了更大的吊装空间，但减少了通道，且 XV 阀三米左右的膜头在实际检修中可能不太方便。（2）积液要求。方案一在布置过程中没有考虑积液问题；方案二尽可能减少了死端，确保干燥器在离线状态时没有液体聚集。（3）经济性。因为方案二比方案一管道绕行较少，经济性更好。从管架角度来看，方案二比方案一多用了弹簧，但比方案一少了三个管墩，差别不大。总的来说，方案二更优。综上对比，方案二在工艺、设备维护、经济安全性方面比方案一更具有优势，XV 开关阀操作维护满足生产需要。2.2产品气出口管线和再生气进口管线2.2.1管道基本介绍根据工艺管道仪表流程图 PID 要求，干燥器的 24 的产品气管线、12 的再生气管线和一个 6图 4方案一管道模型截图从管口开始，在立管上直接接出 12 再生气分支，两根管线接完阀门后均上翻，AB 套管线汇合后去管廊。该方案的优点：AB 套阀门之间能留出宽约 1.5 m 的通道，方便通行，且切断阀周围有足够的检修空间。但该方案存在以下问题：（1）干燥器的吊装空间不够，南边的干燥器虽然距离管廊还有一定距离，但仍然不满足要求。干燥器东边的整个区域用来检修，布置需要调整。（2）管口到切断阀的距离过长，如果有积液，无法排除，因此，要求切断阀尽可能的靠近管口。（3）产品气管线在高处分开后向下，立管上安装阀门的位置也会在阀门关闭后产生积液。积液过多会在启动时将大量液体带入干燥器，损害干燥剂。修改后的方案二：管道布置见图 5。图 5方案二管道模型截图26化工设计 2023，33（4）CHEMICAL ENGINEERING DESIGN的泄压管线通过不同的阀门进行开关切换，共用同一个管口，在干燥器填料层上方。管道等级为 150 Lb，材料为碳钢。管口附近设有压力表接口。三条管线上均有一个切断阀和一个手阀，阀门之间有一个导淋。2.2.2方案介绍方案一：管道布置见图 6 和图 7。为其上要接四根开车管线，用于开车阶段的吹扫，且四根管线上均设有拆卸短节。该方案中，把拆卸短节布置在一层楼面靠边处，和管廊靠近。该方案存在以下两个问题：（1）当产品气管线上的切断阀关闭时，因死端过长，干燥后的产品气会有积液。在下次阀门开启时，大量液体会影响后续操作。（2）开车管线上的拆卸短节布置在框架上，参差不齐，操作不便，需集中布置。重新布置之后，满足了液袋和检修要求，即方案二，见图 8 和图 9。图 6方案一管道模型截图（1）图 7方案一管道模型截图（2）图 8方案二管道模型截图（1）图 9方案二管道模型截图（2）将 24 的产品气出口管线作为主管，再生管线和泄压管线分别从主管接出，三组阀门均布置在框架下，AB 套镜像。其中，再生管线和泄压管线背靠背布置，可以在保证检修空间的同时，尽量减少占地面积。对称布置，管道整齐美观。支管都从主管上部接出，防止积液。AB 套支管接完阀门后均上翻汇合，在阀门中间留出东西向的通道。AB 套产品气管线直接在地面上用三通汇合之后上翻，因（1）将产品气出口管线和再生器进口管线直接在地面三通处分叉，调节阀直接和三通和异径管连接，保证了最小的死端。把再生管线上的手阀从立管挪到水平管，虽然增加了占地空间，但减少了积液量。泄压管线也改为了从产品气出口管线的阀前立管上引出，以尽可能减少死端。于罗娜分子筛干燥器的管道布置272023，33（4）（2）干燥器 A，B 的产品气出口管线在地面汇合后直接水平引出，按照 PID 要求接出带有拆卸法兰的开车管线。该方案中，拆卸短节统一布置在地面，整齐划一方便操作，在出框架处统一设置支架，在框架上设支撑梁，以减少地面高管架。2.2.3方案比较分别从以下三个方面比较两个方案的优缺点：（1）可操作性。两个方案均可满足基本的 800 mm 检修通道要求。在此基础上，方案一在两干燥器中设置通道，且阀组成排对称布置，方便检修；方案二牺牲了对称性，把开车管线的拆卸短节统一布置在地面，方便操作。（2）积液要求。方案一在布置过程中没有考虑积液问题；方案二尽可能地减少了死端，确保干燥器在离线状态时没有液体聚集。（3）经济性。因为方案二比方案一管道绕行较少，经济性更好。从管架角度来看，两个方案所用弹簧数量相同，方案二比方案一少了四个管墩，且少了一个高管架。总的来说，方案二更优。综上可知，两种方案各有优劣，但从可操作性、经济安全性等方面来看，方案二比方案一好。3结语分子筛干燥器设备的配管设计在化工装置中涉及很多内容，需要注意的也很多，因此，设计人员应该综合考虑多方面因素。尤其对于大流量干燥器，既要遵循设计原则、满足工艺要求及操作便利性，又要灵活掌握、具体问题具体分析。根据不同的介质特性和运行工况，必要时多与工艺及管道应力专业协商，对管系进行整体考虑，设计出安全、经济合理、美观的最佳方案，确保装置正常、长周期运转。（收稿日期2022-06-22）5常规制浆工艺成浆性试验 利用前面研磨所留的粗粒煤粉试样，按照不同的设定浓度，分别加入定量的煤粉、添加剂和水制备成水煤浆，并对浆体的浓度、黏度、流动性和稳定性进行成浆性试验研究。试验所用的添加剂依然为木质素改性，添加量为 0.3%（干基/干粉）。常规制浆工艺条件下的成浆性试验结果见表 10。表 10常规制浆工艺条件下的成浆性试验结果浓度（%）表观黏度（mPas）（25）流变类型流动性稳定性（8 h）55.15927屈服假塑体BB56.641053屈服假塑体B-B57.391168屈服假塑体B-B58.341249屈服假塑体CC从表 10 可以看出，当煤样浓度达到 58%时，煤浆的流动性、稳定性变得较差，采用单磨煤粉制浆，当添加剂加入量为 0.3%（干基/干粉）时，最佳成浆浓度约为 57%。该煤浆浓度相对较低，会影响后续的气化效率，增加生产成本。6结语根据试验结果，分级研磨制浆技术能有效地改善煤浆粒度级配，其成浆性能优于单磨制浆技术。同种煤质在相同的表观黏度下，其成浆浓度较常规工艺提高约 3 个百分点，且浆体的流动性、稳定性较常规制浆工艺也有显著改善。参考文献1 张永刚.中国水煤浆行业现状及发展环境分析J.洁净煤技术，2013（5）：28-30.2 段清兵，刘烨炜，何国锋，等.粒度级配对新疆低阶煤成浆性影响的研究J.煤化工，2014（3）：35-39.3 董平，吕玉庭，陈俊涛.超细煤水煤浆流变特性的研究J.选煤技术，2004，26（4）：557-559.4 徐振刚，曲思建.中国洁净煤技术M.北京：煤炭工业出版社，2012：183-202.5 曲建林，宋成建，周安宁，等.超细神府煤应用于水煤浆提浓技术的研究J.洁净煤技术，2015，21（3）：65-68.（收稿日期2023-03-17）（上接第 22 页）Analysis of LNG Cold Energy Power Generation ModeRen Jin（Wison Engineering（China）Co.Ltd.Beijing Branch,Beijing 100020）In this paper,a project example is used to apply the Rankine cycle to the combined power generation process flow.Through simulation calculation,the results show that the mixed working medium is the most suitable working medium for the low-temperature Rankine cycle.The evaporation temperature and condensation temperature of the working medium have obvious effects on the net output of the system.Using the waste heat of peripheral devices as the evaporation heat source of the working medium can effectively improve the recovery rate of the system cold energy.Key wordsliquefied natural gas（LNG）low-temperature Rankine cyclemixed working mediumcold energy recycling Numerical Simulation Study on Influence of Venturi Nozzle on Back Blowing Effect of Filter ElementLi Caixia,et al（Western BaoDe Technologies Co.,Ltd.,Xian 710201）In this paper,numerical simulation is used to simulate the back blowing effect of gas passing through a Venturi nozzle after increasing speed on a 4m long filter element.The effects of inlet gas velocity and the structure of the Venturi nozzle on the back blowing effect of the filter element are studied.The simulation result is that the velocity of the back blowing gas reaches its peak at the throat after passing through the Venturi,which is 3.75 times the inlet velocity.In addition,within a certain range,the smaller the diameter of the throat,the greater the peak value of back blowing at the Venturi throat.The shorter the length of the throat,the farther the blowing range of the back blowing gas.The smaller the inlet cone angle,the farther the blowing range of the back blowing gas.The smaller the radius of the outlet crimping,the slower the velocity attenuation of the blowing gas within a certain range.The presence of a straight edge at the inlet and the length of the throat section have little effect on the blowing performance of the filter element.Key wordsVenturifilter elementback blowing performancenumerical simulation Design of Economic Pipe Diameter for Vacuum Residue Hot Material Transportation between PlantsHan Xiaohui,et al（CNPC East China Design Institute Co.Ltd.Jilin Branch,Jilin 132000）In order to solve the problems of high pressure drop of piping,high power consumption and large pipeline heat dissipation loss in long-distance transportation of vacuum residue hot feed to solvent deasphalting unit between plants,it is necessary to determine the optimal scheme with low energy consumption,investment and operating costs.This paper compares the construction investment and operating costs of different specifications of pipelines to obtain the annual total cost.Through comprehensive analysis,a piping transportation process flow scheme is proposed to achieve the dual goals of saving investment and energy consumption.This method can be applied to the optimization piping design of hot material conveying between plants and various units,and it can be used for reference to determine the process flow of piping system in similar projects.Key wordsinterplant pipelinevacuum residuesolvent deasphalting unithot feedcost annual value analysis Embarrassment and Solution of Industrial Waste SaltMa Xiumei,et al（Chongqing Chemical Engineering Design and Research Institute Co.,Ltd.,Chongqing 400039）This paper starts from the current situation of industrial waste salt,analyzes the various embarrassments faced by industrial waste salt,and based on this,elaborates on the effective ways out of industrial waste salt through case studies,including“point-to-point”comprehensive utilization,reduction and harmless disposal.Key wordscurrent situation of industrial waste saltembarrassment of industrial waste saltreflections on the way out and direction of industrial waste saltResearch on Technology of High Concentration Coal Water Slurry Preparation by Classified GrindingLi Xingyi（Xinjiang MarkorChem Chemical Co.,Ltd.,Korla 841000）Coal water slurry gasification technology has been widely applied in fields such as chemical industry,power generation and urban gas preparation.However,in the gasification coal water slurry preparation industry in China,most enterprises currently use the single stage grinding slurry（single grinding slurry）process.The coal water slurry prepared by this process has problems such as coarse particle size,unreasonable grading and low concentration,which directly affect the improvement of coal water slurry gasification efficiency.Classified grinding slurry preparation is a new technology developed relative to traditional single grinding slurry preparation.Compared with traditional single grinding slurry preparation,its slurry concentration can be increased by about three percentage points,which can improve the production capacity of the plant,reduce gasification oxygen consumption and coal consumption in production.Key wordsclassified grindinghigh concentrationcoalpulpingPiping Arrangement of Molecular Sieve DryerYu Luona（Hualu Engineering&Technology Co.,Ltd.,Xian 710065）Through the analysis and comparison of different schemes for the inlet and outlet piping layout of the molecular sieve filler dryer in a certain project,optimization schemes are explored from the perspectives of operability,liquid bag requirements and economy.Key wordsmolecular sievedryerpiping arrangementcompressionproduct gas Valve Commodity Code Software Development and Application in PDMS ProjectZou Peixuan（CNOOC Petrochemical Engineering Co.,Ltd.,Qingdao 266101）This paper mainly introduces the idea and program application effect of using PDMS built-in PML programming language to develop valves Commodity Code.Key wordsvalvePDMSPMLCommodity CodeStructural Design of High Temperature Direct Chlorination ReactorWang Zhituo，et al（China Chengda Engineering Co.,Ltd.,Chengdu 610041）In this paper,the structural optimization design for the large tube type demister,large conical orifice plate distributor,large disc type control valve and descending pipe support in a high temperature direct chlorination reactor in a certain project is conducted.The stress intensity and stability of the reactor are checked through finite element analysis and calculation,which ensures the safety and economy of the equipment,and provides reference for the design of similar reactors.Key wordshigh temperature direct chlorination reactortube type separation defoamerconical orifice plate distributorDiscussion on the Bottom Frame-Upper Portal Rigid Frame Structure SystemGe Xiaohui（China Chengda Engineering Co.,Ltd.,Chengdu 610041）The bottom frame-upper portal rigid frame structure system is commonly used in industrial and warehouse buildings,but currently there are no relevant regulations for similar structure systems in the specifications.This paper analyzes the overall performance of this type of structure system and the whip effect of the two-story portal rigid frame,and explores the design focus and precautions for similar structures.Key wordsbottom frameportal rigid framewhiplash effect ，（，），（）（）（），（）（）（），（，），（，），（，），（），：，（，），（，），（，），（，），（，），（）2023，33（4）