武 爽

(中石化寧波工程有限公司，浙江 寧波 315103)

我國的煤炭資源豐富，而石油和天然氣較為貧乏，為此，為了提高煤炭的經(jīng)濟(jì)、合理、高效、清潔利用，煤化工項(xiàng)目應(yīng)運(yùn)而生。洗滌塔作為煤化工氣化工藝中的設(shè)備，在設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)方面引起了高度重視。

1 設(shè)備工藝簡(jiǎn)介

來自氣化爐的粗合成氣進(jìn)入文丘里洗滌器與洗滌水接觸，再進(jìn)入洗滌塔，經(jīng)過高壓冷凝液和灰水洗滌，實(shí)現(xiàn)降溫，減濕，在出口的溫度壓力條件下，粗合成氣為飽和蒸汽，達(dá)到適合的水汽比，送去變換單元。由洗滌塔側(cè)面排出的洗滌水經(jīng)激冷水泵加壓后分成兩路，一路去文丘里洗滌器作為洗滌水，另一路去氣化爐的激冷室作為激冷水。

2. 設(shè)備結(jié)構(gòu)

洗滌塔主要包括封頭、塔體、裙座、塔內(nèi)件等，設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖1所示。其主要作用是用水去除氣體中的灰分顆粒和雜質(zhì)。設(shè)備分為三個(gè)區(qū)域，即底部的氣液接觸區(qū)，中部的洗滌區(qū)，頂部的氣固、氣液分離區(qū)。合成氣經(jīng)過洗滌塔的洗滌和凈化后，基本上達(dá)到了干凈的合成氣體，進(jìn)而送往變換單元。

圖1 設(shè)備結(jié)構(gòu)

3 設(shè)計(jì)參數(shù)

設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

表1 設(shè)計(jì)參數(shù)

4 材料選材及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1 材料選擇

工程項(xiàng)目中，洗滌塔板材一般選擇復(fù)合板材料，復(fù)合板基層主要分為Q345R，13MnNiMoR, 14Cr1MoR，選取的原則主要考慮溫度、臨氫環(huán)境。本設(shè)備的使用工況為設(shè)計(jì)壓力7.1MPa，設(shè)計(jì)溫度280℃，工藝介質(zhì)臨氫且腐蝕性較強(qiáng)，根據(jù)氫分壓，通過Nelson曲線(圖2)查詢，綜合考慮容器的制造工藝、材料焊接性能以及經(jīng)濟(jì)的合理性，設(shè)備材料最終選擇14Cr1MoR+S31603，既滿足了抗氫要求，又滿足了防腐蝕要求。

圖2 Nelson曲線

4.2 壁厚計(jì)算

4.2.1 筒體

通過SW6計(jì)算，筒體計(jì)算厚度δ=96.8mm，考慮4mm不銹鋼復(fù)層，所以選取筒體名義厚度為δ=109mm(105+4)。

4.2.2 球形封頭

考慮經(jīng)濟(jì)性和力學(xué)性能，上封頭選擇球形封頭，計(jì)算厚度δ=46.5mm，名義厚度取δ=69mm(65+4)。

4.2.3 錐形封頭

為了滿足工藝需求，洗滌塔下封頭采用了錐形封頭。如圖3。

圖3 錐形封頭

錐形封頭分為帶折邊和不帶折邊兩種形式，在考慮了本質(zhì)安全和制造加工難度的情況下，本設(shè)備選用了無折邊錐封。同時(shí)采用了分段壁厚結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在既保證安全的情況下，又較少了鋼材耗量，節(jié)約了成本，提高了經(jīng)濟(jì)性。

5 結(jié)束語

目前，整個(gè)化工行業(yè)比較嚴(yán)峻，項(xiàng)目競(jìng)標(biāo)往往是低價(jià)中標(biāo)，針對(duì)壓力容器設(shè)計(jì)專業(yè)，控制成本的方法就是對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。所以，設(shè)計(jì)過程中，在保證安全的前提下，選擇合適的材料，減少設(shè)計(jì)裕量。通過設(shè)計(jì)優(yōu)化，從而增強(qiáng)本單位在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。