第１１卷第５期 Ｖ０Ｌ．１１ Ｎ０．５ ２０１３年９月 Ｓｅｐ．２０１ ３ 关于甲醇洗涤塔的技术管理 谭立平 （中国神华煤制油化工有限公司北京工程分公司，北京，１０００１ １） 摘 要： 在合成气净化装置中，甲醇洗涤塔是净化单元非常重要的一台设备，由于其压力高（中压 ３．８ＭＰａ），又是低温容器（一７０ｃＣ），为了保证设备在生产过程中长周期运行，在设计、制造和安装过程 中，须全程进行管理，本文主要论述甲醇洗涤塔的技术管理。 关键词： 甲醇洗涤塔中图分类号：ＴＱ２ 材料管理 焊接 文章编号：１ ６７４—８４９２（２０１ ３）０５—０７２—０４ 文献标识码：Ｂ １ 前言 在工程公司的项目设备管理中，由于管理的内 的材料，在设计制造方面有特殊的补充要求。 塔体的上段选材，根据甲醇洗涤塔的设备工况， 须选择低温压力容器用钢。０９ＭｎＮｉＤＲ是国内最好的 容较多，需和公司各专业工程技术人员、设计单位技 术人员、施工单位技术人员、制造单位技术人员进行 沟通与联系，解决设备的设计、采购、制造和安装等 一抗低温Ｎｉ钢板，含Ｎｉ量０．５％，它的使用温度为一７Ｏ 。 而塔上段的设计温度为一７０ ，没有温度富裕。另外 ０９ＭｎＮｉＤＲ根据ＧＢ３５３１—９６标准，国内钢厂此材料 最大钢板厚度不超过６０ｍｍ（ＧＢ３５３１—２００８标准钢板 最大厚度可用到１２０ｍｍ），没有厚度富裕，且国内当 系列问题。因煤制氢装置需管理的设备较多，本文 论述煤制氢的重要设备——甲醇洗涤塔设备的技术 管理。 时０９ＭｎＮｉＤＲ用于设计温度为一７０ 的业绩不多。 当时该钢种只用到一５０℃的低温，一７０℃未实际使用 ２ 甲醇洗涤塔的设备参数 甲醇洗涤塔是低温甲醇洗单元中的主要设备之 一过，焊接工艺稍有不当，一７０℃的冲击功达不到标准 要求（现在０９ＭｎＮｉＤＲ已有多年使用业绩，可用于 此工况）。 甲醇洗涤塔的设备数据：工艺介质：变换合成气＋ 甲醇，上段设计温度约为一７００（；，下段设计温度约为 。一查ＡＳＭＥ２００４（铁基材料））ＳＡ２０表Ａ２．１５中低温 材料，知ＳＡ６６２及ＳＡ５３７的含ＮＩ量较低，在厚度５０～ ４５℃，上下段设计压力都为３．８ＭＰａ，直径约为３．８ｍ。 此塔为板式吸收塔，利用低温甲醇吸收二氧化碳及硫 ７５ｍｍ范围内，使用温度为一６０℃以上（在满足冲击功 的前提下），也不满足设计工况的要求。ＳＡ２０３Ｇｒ Ａ、Ｂ 含Ｎｉ量２．５％，在满足平均冲击功２０Ｊ的条件下，最 大使用厚度为６０ｍｍ，不满足钢板厚度要求。 ＳＡ２０３Ｇｒ．Ｄ的焊Ｎｉ量为３．５％，在设备壁厚５０～７５ｍｍ 范围内，能用于一８７ｃ【＝以上（即冲击功符合标准规范 要求）的温度。故此遵照林德工艺要求，塔上段为 ＳＡ２０３Ｇｒ．Ｄ。 化氢能力强的特点，塔的上段甲醇吸收变换工艺气体 中二氧化碳（塔下切线至上下段连接焊缝约４２ｍ），塔 的下段甲醇吸收工艺气体中的硫化氢（塔上切线至 上下段连接焊缝约１９ｍ）。此塔筒体两切线相距约 ６ｈｎ，塔内设双溢流塔盘，第二类压力容器（见表１）。 表１ 变换合成气进入甲醇洗涤塔前的化学成份（％） 塔体下段选材必须能耐一４５℃的低温，国内材料 １６ＭｎＤＲ只能用于一４０％的工况，不满足要求。 ＳＡ５１６Ｇｒ７０在一４５℃工况下，使用钢板厚度上限为 ３５ｍｍ（查２００４ＡＳＭＥ规范），即使用厚度≤３５ｒａｍ。 ３塔体的选材 甲醇洗涤塔的选材，在设备技术管理中非常重 要，罔内有专门的低温钢标准规范（如ＧＢ１５０附录ｃ 和ＨＧＴ２０５８５）。国外在ＡＳＭＥ规范中，对低温钢部分 根据相关规范进行计算，塔体下段其计算厚度需 ５６ｍｍ，显然下段采用ＳＡ５１６Ｇｒ７０材质也不能满足要 求。下段可以采用ＳＡ２０３Ｇｒ．Ｄ、ＳＡ６６２及ＳＡ５３７材料， 第５期 谭立平：关于甲醇洗涤塔的技术管理 ・７３・ 它的低温冲击韧性、介质工况及强度，都能满足下塔 的工况要求。关键是此低温材料当时需从国外进口， 费用较贵，不锈钢不宜用于压力和厚度较大的情况。 综合考虑选用０９ＭｎＮｉＤＲ材料，在一４５℃低温工况下 能满足要求。材料国内生产，价格不贵，进度也能保 证。综合考虑采用国产０９ＭｎＮｉＤＲ作为此塔下段的 选材，林德公司同意将此塔下段选材ＳＡ５１６Ｇｒ７０改为 ０９ＭｎＮｉＤＲ。 甲醇洗涤塔的上段采用ＳＡ２０３Ｇｒ．Ｄ，下段采用 ０９ＭｎＮｉＤＲ，其各自材料之间的焊接应没有问题，即 焊接分别选用相应的焊接材料。 经查ＳＨ／Ｔ３５２５标准及咨询国内材料专家，国内 有很多压力制造厂家，都有ＳＡ２０３Ｇｒ．Ｄ和０９ＭｎＮｉＤＲ 之间焊接的制造业绩，ＳＡ２０３Ｇｒ．Ｄ和０９ＭｎＮｉＤＲ都属 于含Ｎｉ低温钢，含镍量分别是３．５％和０．５％。查ＳＨ／ Ｔ３５２６规范表１，是同类不同组的低温钢，相互之间 可以焊接。ＳＡ２０３Ｇｒ．Ｄ和０９ＭｎＮｉＤＲ之间的焊接工艺 见表２、表３。 表２ ＳＡ２０３Ｇｒ＿Ｄ和Ｏ９ＭｎＮｉＤＲ之间的焊接工艺 霉层数 填充方法 焊接电流 耋 牌号 规格极性电流（Ａ）（ｖ）（ｍ／ｈ） １翥量埋弧焊（ＥＥＴＴＣｃＡＦＳｘ２７６ＮＢｉ３）直径３．２直反４００￣４５０ ２８－３０ ２７－３３ 多层埋弧焊ＥＴＣ ＡＳ２ Ｎｉ３直径３．２直反４００—４５０ ２８～３０ ２７～３３ ２焊道 （ＥＴＣ ＦＸ７６Ｂ） 点固手工焊ＥＴＣ ＰＨ８７ 直经４ 注：层间温度≤１５０￣Ｃ，焊条烘干３５０￣Ｃ～４００￣Ｃｘ２ ＳＡ２０３ＧｒＤ 与ＳＡ２０３ＧｒＤ之间的焊接工艺和表２基本相同。 表３ ０９ＭｎＮｉＤＲ和０９ＭｎＮｉＤＲ之间的焊接工艺 －耄量埋弧焊Ｈ ＤＲ直径４直反ｓｓ ｏｏ ２８－３０ ２４－２６ 。翥譬埋弧焊Ｈ ＤＲ直径４直反ｓｓ ｏｏ ｚｓ枷 点固手工焊ＥＴＣＰＨ８７直经４ 注：层间温度￣２５０￣Ｃ，焊条烘干３５０％ ４００￣Ｃｘ２ｈ。 据了解，西安某设备制造有限公司，采用萨西公 司生产的Ｅ１Ｔｒ ＰＨ８７焊条打底加固，埋弧焊丝采用 ＥＴＣ ＡＳ２ Ｎｉ３和焊剂ＥＴＣＦＸ７６Ｂ，氩弧焊丝采用日本神户 的ＴＧＳ一３Ｎ，有焊接工艺评定，在国内有多台制造３．５％ 与０．５％镍钢之间的焊接业绩。经多次和设计单位、制造 厂联系开会讨论，这两种低镍钢之间焊接没有问题。 ４设备的腐蚀环境 （１）设备设计温度：一７０℃＜６０＋２￣３．８５＝６７．６℃。 （２）设备硫化氢的分压：３．８５ｘ０．０８％＝０．００３０８＞ ０．Ｏｏ０３５ＭＰａ（设备内硫化氢为０．０８％）。 （３）介质处于水的露点温度下。 （４）ｐＨ＜９。设备含硫化氢及二氧化碳，设备处于 酸陛环境。根据标准ＨＧ２０５８ １，设备处于湿硫化氢应 力腐蚀环境。故对设备的材料就有更严格的要求，要 求设计单位将其写入钢板的采购技术规格书中。 ５采购技术管理 ５．１ 甲醇洗涤塔的分段管理 作为对设备的技术管理，不仅需要在设计阶段 的技术管理，也需要对采购制造、现场安装及设备运 输进行管理。甲醇洗涤塔的尺寸３８００ｘ７００００ｍｍ，重 量为４００ｔ，采购部门派物流公司结合现场及道路桥 梁的运输情况，给出的大件运输条件见表４。 表４大件运输条件 根据大件运输条件，超过长度尺寸和运输重量， 需考虑设备分段运输。和设计单位、制造厂及运输公 司讨论，综合过路、过桥、过收费站、运输车辆及道路 的转弯半径，确定此塔体分４段运输，每段不超过 ２０ｍ，每段重量不超过２００ｔ。同时要求制造厂设备交 货的时间，需考虑设备分段运输时间、现场组对时间 和吊装时间。签订合同时的进度，以组对成功、水压 试验完毕为准。 另外要求在现场施工计划、吊装计划、设备组对 和制造焊接的过程中，要考虑组对焊接场地的硬化 处理，对影响甲醇洗涤塔的设备和吊装的周围设备， 一律须等甲醇洗涤塔设备安装就位后，其它设备才 能进行安装。 ５．２ 甲醇洗涤塔的材料采购 作为技术管理的要求，主材供应单位的确定也是 很重要的一环，因为它直接关系到设备的质量和使用 ・７４・ 寿命。由于ＳＡ２０３Ｇｒ．Ｄ是ＡＳＭＥ标准中的低温钢，国 内的压力容器钢板生产厂——舞阳钢厂、武钢和重 钢，当时没有生产３．５Ｎｉ容器钢板的业绩（舞阳钢厂 ２００７年后开始试生产ＳＡ２０３Ｅ），ＳＡ２０３Ｇｒ．Ｄ只能进口。 据调查国外的制造厂——德国的迪林根和韩国的浦 项制铁，都有制造此材料的业绩，生产ＳＡ２０３ＧｒＤ的冲 击功都在１０ｏＪ以上，故选择这两家为生产ＳＡ２０３Ｇｒ．Ｄ 钢板的候选单位（见表５）。 表５实际供 化学成份机械性能 焉 ｓＡ２０３Ｇ ０．０８２５ ０．２５３ ０．００８ ６２×２８２５×６２００ ３４４ ５３８ ３４ １８０ １３０ １７０ １７７ ０．００３２．３．５１０．６３９． ０．４４６ ０．０８３３ ０．２６２ ０．００６ ６２×２８２５×６２００ ３４６ ５２７ ３５ １８９ １８０ １４９ １５８ ０．０００３ ３．５３ ０．６４１． ０．４４９ ０．０８３３ ０．２６２ ０．ｏｏ６ ６２×２８２５ ｘ ６２００ ３４８ ５２１ ３６ １１７．１４６．１２０ １５８ ０．０００３ ３．５３ ０．６４１． ０４４９ ０９ＭｎＮｉＤＲ国内当时的钢板生产厂家为：重钢、 武钢、舞阳钢厂。其中后两家质量较好，因舞阳生产 的钢板厚度及低温冲击功高于武钢，是国内生产中 厚板的著名厂家，故此选择舞阳钢厂作为０９ＭｎＮｉＤＲ 的供货单位。将以上主材的供货钢厂，写入技术附件 中候选分包商名单中。 ５．３关键及特殊材料设备的技术规格书 设备技术附件签订，还应对特殊材料，给出钢板 的制造供货指标要求（Ｓ、Ｐ含量，化学性能，冲击功， 碳当量等）。因为钢板的标准规范及国外的规范中， 很多检查和试验内容要求不是强制项，需订货单位、 使用单位和设计单位在技术附件同确定。因此， 要求设计单位根据设备及材料的特殊性，编写技术 规格书。如甲醇洗涤塔体上段ＳＡ２０３Ｇｒ．Ｄ材料的设 计单位，写出了制造的技术规格书。 ５．４设备询价文件发出前的评分 在甲醇洗涤塔设备询价文件发出之前，需要技术 人员制订设备的评分标准，评分标准有综合评分法和 最低评标价格法。此台设备制造供货商的工作范围 是制造设备，评分按综合评分法进行，技术分和商务 第５期 分各占５０％。主要评分内容包括：制造资质文件、设 备供货范围和工作范围、设备的卷板能力、热处理炉 能力、吊装能力、焊接机具及射线能力、现场组对能 力、交货进度等。经询价后，参加投标的单位都是国 内制造压力容器的知名厂家，由专家委员会评审打 分。因西安某设备有限公司有较多制造ＳＡ２０３Ｇｒ．Ｄ和 ０９ＭｎＮｉＤＲ压力容器的业绩，最后确定为甲醇洗涤塔 的供货厂家。 ６ 设备管理中的审图 田目＾王Ｔ日 甲国 设备管理中的审图，是在设计阶段技术管理中的 重要的一环。审图管理和设计单位的校审不同，主要 是审查安全性、可施工性、可维修性及经济性，设备的 结构应便于业主的维修及备件的更换。甲醇洗涤塔中 应重点审查设备吊耳的设置、设备的基础模板。 ６．１ 设备图纸中吊耳的审查 目前很多大型设计单位负责工程总承包，安装 施工须进行管理，因此设备设计必须考虑吊装。根据 ＨＧ２０５８５标准设备厚度≥１６ｍｍ，必须进行焊后热处 理，即此台设备应在设计阶段就应考虑设置吊耳。此 台设备设计单位按ＨＧＴ２１５７４及ＳＨ／Ｔ３５１５标准选择 轴式吊耳（两个对称布置），吊耳位置应在重心以上， 设计单位对设备吊耳和设备壳体进行了应力计算， 应力计算合格。 但是根据ＨＧＴ２１５７４标准，单个设备吊耳的最大 承重力为２００ｔ，而甲醇洗涤塔的重量约为４００ｔ，那么 单个吊耳实际承重２００ｔ，考虑实际吊装时设备有所 倾斜，实际上单个吊耳有可能超过２００ｔ，超出了标 准。于是建议设计单位在设备底部设置溜尾吊耳，设 计单位根据ＳＨ／Ｔ３５１５表Ｄ．１，选定吊耳结构类型ＩＶ， 单个吊耳可承受３００ｔ，项目组要求设计单位（总承包 单位），向大件吊装单位提供计算书复核。吊装单位 同意在设备裙座处，设置溜尾吊耳的方案，｝留尾吊耳 的设置尺寸，参考ＨＧＴ２１５７４标准进行。 在施工阶段中实际设备的吊装施工方案为：采 用平衡梁主吊，用１１００ｔ吊车挂在轴式吊耳上，单辅 吊采用２５０ｔ吊车抬设备下部，当设备仰角为７０。～７５。 时附吊脱钩，主吊继续安装就位。 ６．２设备基础模板的审查 此台设备总高将近７０ｍ，设备设计时须考虑风载 荷、压力载荷及地震载荷等因素。根据ＪＢ４７１０标准， Ｈ／Ｄ（７００００／３８００）＞１５，Ｈ＞３０ｍ为高振型塔，还须考虑 第５期 谭立平：关于甲醇洗涤塔的技术管理 ・７５・ 横风向风振，签于以上因素设备基础和地脚螺栓应为 一比，处理能力提高３０％～５０％，塔板效率提高１０％～ ２０％，操作弹性提高４０％以上，塔板压降降低１０％ ２０％。采用鼓泡器使整个塔板鼓泡均匀，特别是塔板连 接处也可以布阀，提高浮阀排列的均匀度和开孔率。 次灌浆。在设备到安装现场之前，须埋预留螺栓， 这就要求螺栓位置安装精度要高。即设备的基础预埋 螺栓的方位、螺栓的中心圆直径（直径为４０９６ｍｍ），须 和设备地脚螺栓孑Ｌ相匹配。 在设备审图及技术附件中，由设计院提交的图 纸，必须有塔体地脚螺栓模板图。制造时，将裙座基 础环和设备模板一起配钻孑Ｌ，保证基础螺栓的顺利 安装。 ６．３塔盘的技术性管理 比较４家的投标文件进行评分，Ｂ厂商有先进的 浮阀结构和详细的工艺计算，最终选定Ｂ厂商成为 塔盘供货厂家。根据相关规范和设备腐蚀情况、低温 工况和使用年限，要求塔盘的厚度≥３ｍｍ，浮阀的个 数及布置，由厂商在详细的塔板制造图中确定，塔盘 层数间距及溢流类型满足工艺包要求。 该设备塔盘的层数及塔盘类型，塔盘的间距是 专利商，根据水力学及化工相关原理确定。但是工艺 设备数据表中，没有确定塔盘型式和溢流方式。为了 确定板式塔盘的具体类型，要求设计单位组织全国 设计及制造塔盘厂家来交流。如：华东理工、清华大 ７结论 以上是神华煤制氢单元，煤气净化甲醇洗涤塔的 设计和制造过程的总结。整个装置的详细设计和设备 技术附件的签定在２００５年完成，２００６年和２００７年是 现场施工阶段，该设备随装置于２００８年开车成功一 直到现在，使用良好，每年停车检修进行设备检测，没 有发现壁厚减薄、低温裂纹等方面的问题。 参考文献 学、北京泽华、天大等单位，他们有专门的计算塔盘 的计算软件。设计塔盘的方案区别主要是浮阀的开 孑Ｌ和形状不同，经过技术交流，３家认为泡罩塔结构 复杂、造价高、安装维修麻烦。筛板塔压力降较低；小 孔径筛板易堵塞，塔板效率一般；浮阀塔处理能力 大，操作弹性大，塔板效率高，压力降小。３家都决定 采用浮阀塔盘，且采用双溢流类型。 Ａ厂商采用长方形导向浮阀塔板，浮阀上开ｌ～２ 个导向阀孔，与传统的Ｆ１浮阀塔板相比，能力提高 １０％，效率提高１５％，压力降减少２０％以上。 Ｂ厂商采用圆形ＡＤＶ浮阀塔板，浮阀上开设３ 个三角形排列的导向孔，与传统的Ｆｌ浮阀塔板相 作者简介：谭立平（１９６２一），化工设备工程师，１９８４年毕业于 湖南广播电视大学，现供职于中国神华煤制油化工有限公司北京工程 分司。 ［１］ＧＢ１５０—１９９８，钢制压力容器［ｓ］． ［２］Ｓｈ／Ｔ３５２６—２００４，石油化工异种钢焊接规程［Ｓ］． ［３］ＳＨ／Ｔ３５１５—２００３，大型设备吊装工程施工工艺标准［ｓ］ ［４］ＨＧ２０５８１—１９９８，钢制化工容器材料选用规定Ｉｓ］． Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｍｅｔｈａｎｏｌ Ｗａｓｈｉｎｇ Ｔｏｗｅｒ ＴＡＮ Ｌｉｐｉｎｇ （Ｃｈｉｎａ Ｓｈｅｎｈｕａ Ｃｏｏｌ ｔｏ Ｌｉｑｕｉｄ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｂｒｎｃｈ，Ｂｅｉａｊｉｎｇ，１０００１１） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｅｔｈａｎｏｌ ｗａｓｈｉｎｇ ｔｏｗｅｒ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｔｏ ｐｕｒｉｆｙ ｕｎｉｔ ｉｎ ｔｈｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｇａｓ ｐｕｒｉｉｆｃａｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ，ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｉｔｓ ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ３．８ＭＰａ），ａｎｄ ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ ｖｅｓｓｅｌ（－７０￣Ｃ）．Ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｒｕｎｎｉｎｇ ｌｏｎｇ ｐｅｒｉｏｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ．ｉｔ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｍａｎａｇｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ，ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｍａｉｎｌｙ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｍｅｔｈａｎｏｌ ｗａｓｈｉｎｇ ｔｏｗｅｒ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：Ｍｅｔｈａｎｏｌ Ｗａｓｈｉｎｇ Ｔｏｗｅｒ；Ｍａｔｅｒｉａｌ；Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ；Ｗｅｌｄ （收稿日期：２０１３—０３—２９ 责任编辑：杨静）
