低温甲醇洗单元洗涤塔材质选择分析

张 强，唐天鹏

（新疆天业集团有限公司，新疆石河子 832000）

低温甲醇洗单元洗涤塔材质选择分析

张 强，唐天鹏

（新疆天业集团有限公司，新疆石河子 832000）

在煤化工项目历程中，合成气净化工艺的选择上，低温甲醇洗工艺大量应用，由于工艺条件温度低，因此对设备材质有着特殊要求。着眼于低温甲醇洗装置中低温压力容器洗涤塔设计中关键问题进行分析，重点介绍了低温压力容器的选材和焊接工艺两个方面，对低温甲醇洗装置中关键设备洗涤塔的设计进行较为详尽的探析。

低温甲醇洗；洗涤塔；材质

近年，我国煤化工项目大量建设投产，也带来了合成气净化工艺的春天，特别是德国鲁奇（Lurgi）公司和林徳（Linde）公司联合开发了一种低温甲醇洗工艺，并在多个煤化工项目上运用。

1 低温压力容器洗涤塔选材方案

受压元件材料选择材质对于压力容器有着非常重要的意义，低温环境下材质多表现为脆性，由此，在进行低温压力容器选材时，应尽量选择在低温下具有较好韧性的金属材料。在进行低温压力容器受压选材设计时，考虑的问题主要有：材料在低温条件下的抗冲击性、设计的温度、使用条件下的受力情况、焊接工艺、压力容器壁厚等。我公司选择低温压力容器洗涤塔材料时考虑了二种方案。

1）针对化工介质工艺反应特点，应用在重要的反应塔器或容器内温差骤变较大的反应容器中（低温状态为-45℃～-66℃、高温状态为零上≤+120℃）例如；CO2吸收塔、H2S吸收塔、甲醇洗涤塔、分离塔、H2S浓缩塔、闪蒸塔、共沸塔器选择国产不锈钢材质06Gr19Ni10（304）或06Gr18Ni11 ti（321），其他国内塔器可采用新研发的09mnNiDR/08Ni3 dR。

该方案的特点是：整体装置相对安全运行可靠，在塔器设计使用周期寿命内项目投资相对较少，但相应增加运行维修成本（容器内塔盘定期清洗更换），但短周期内（3～5 a）维修运行成本增加不明显。

2）整体装置低温甲醇洗反应塔器全部采用国内新研发的09mnNiDR制作。

该方案的特点是：项目投资一次可大幅度降低，制作周期较短，可加快项目整体装置进程，施工业绩也较为明显。据了解国内不少中小型甲醇装置（＜600 kt/a）都采用了此做法，但值得注意的是；大多数采用09mnNiDR材料制造的塔器相对出厂时间较晚且装置运行周期不长，有待于通过一个运行考核周期为三年以上时间进一步来检验实施效果。

通过考察和设计院沟通，为降低投资费用，并能满足要求，低温甲醇洗工段的-70℃介质设备用材料选用09mnNiDR。

2 09mnNiDR的特点及性能要求

09mnNiDR材料的特点：09mnNiDR为铁素体＋珠光体组织，09mnNiDR通过降低碳含量使钢中高铁素体比例上升，具有韧性高，大冲击功及-70℃的耐低温性能，但韧性不太稳定，在焊接条件下其韧性急剧下降，通常为原来的1/3以下，故设计时对钢板的冲击功要求应达到标准值3倍以上，设计温度比操作温度留有5～10℃的余量，适合在-70℃以上操作温度条件下使用。

针对09mnNiDR的特点，在设备招标及技术协议签订时提出了较严格的要求。09mnNiDR低温压力容器用钢板除应符合GB150.1～150.4-2011 《压力容器》和GB3531-2008 《低温压力容器用低合金钢钢板》 标准中相关技术要求外，还应满足如下补充要求：设备受压部件（壳体、封头、接管）使用材料的生产厂家具有生产同类材料的丰富经验，以确保提供符合要求的材料；具有ISO9001质量体系认证证书；用于制造压力容器的材料附有相应标准要求的检验合格证书；用于制造压力容器的材料进厂按《固定式压力容器安全监察规程》有关规定进行复验。

1）化学成分

钢板的化学成分除应符合GB3531-2008的规定外，对下述组成有如下限制。

C≤0.12%：P≤0.02%：S≤0.012%：CE≤0.45%

注：化学成分分析结果和碳当量计算结果应在材料合格证书表示。碳当量的计算方法为：CE=C%+Mn%/6+（Ni%+Cu%）/15+（Cr%+Mo%+V%）/5

2）力学性能

试样选取：拉伸、冲击试样应取自垂直材料主扎制方向，对于厚度36mm以上的主体材料应在1/4厚度处取样。

夏比V形缺口冲击实验：钢板应逐张做夏比V形缺口冲击实验；试样取样方向为横向；实验温度为：-70℃。

为了保证钢板经机加工、焊接和焊后消除应力热处理后满足上述韧性要求，材料供应商根据制造、焊接要求适当提高上述冲击值验收指标，不低于1.5倍上述值。

09mnNiDR钢板应进行夏比（V型缺口）低温冲击实验，冲击实验温度-70℃，冲击功AKV≥41J，锻件冲击功AKV≥47J，焊接试板冲击功AKV≥27J。厚度超过下列数值时需进行超声波检测：钢板厚度为16～20mm时，每批抽查20%，且最少一张；钢板厚度大于20mm时，应逐张检查。检测要求按《压力容器无损检测》JB/T4730规定的Ⅲ级为合格，按调制处理供货的钢板Ⅱ级为合格。锻件按JB4726-4727，应不低于Ⅱ级要求，设计压力大于等于1.60MPa时，应不低于Ⅲ级要求。

3）09mnNiDR锻件

09mnNiDR锻件应符合GB150.1～150.4-2011 《压力容器》和NB/T47009-2010 《低温承压设备用低合金钢锻件》中相关技术要求。

为了保证材料的质量，材料只允许用舞阳钢铁（集团）有限公司、武汉钢铁股份有限公司、湘潭钢铁集团有限公司生产的材料。

3 结束语

综上所述，近年来国内“Ni系”低温用钢的研制及“无Ni” 系低温用钢的完善化为石油化工用低温容器的设计选材和设备国产化打下了一定基础，在此基础上合理选材，可获得良好的技术经济效益，对我国大型合成氨以及煤加压气化等装置的国产化有重要意义。

Material Selection Analysis of Low Temperature Methanol Washing Unit Washing Tower

Zhang Qiang，Tang Tian-peng

In the course of coal chemical project，the choice of synthesis gas purification process，low temperature methanol washing process has a large number of applications，due to low temperature conditions on the equipment material has special requirements.This paper focuses on the key issues in the design of the low temperature and pressure vessel in the low temperature methanol purifier，and introduces the two aspects of the selection and welding process of the low temperature pressure vessel.The design of the key equipment scrubber in the low temperature methanol washing device is described in detail.Analysis.

low temperature methanol washing；washing tower；material

TQ223.121

B

1003-6490（2017）01-0012-02

2017-01-15

李灵（1984—），男，四川内江人，工程师，贵州桐梓化工有限责任公司气化空分车间副主任。

收稿日期：2017-01-06

作者简介： 张强（1981—），男，河南虞城人，工程师，主要研究方向为氯碱化工，煤化工。