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    丙烯酸及酯装置管材的设计选择.pdf

    • 资源ID:20062       资源大小:191.16KB        全文页数:3页
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    丙烯酸及酯装置管材的设计选择.pdf

    王佳杰 丙烯酸及酯装置管材的设计选择 l7 丙烯酸及酯装置管材的设计选择 王佳杰 中国石油集团东北炼化工程有限公司吉林设计院吉林132002 摘要 介绍丙烯酸及酯装置工程设计中管道材料的选择,法兰、热熔盐及真空管道的设计。 关键词 腐蚀法兰热熔盐管道夹套加强圈 丙烯酸是非常重要的不饱和有机酸,主要用 途是合成各种丙烯酸酯,目前高吸水性树脂 SAP是高纯丙烯酸下游产品中最有发展前景的 深加工产品,其次用于生产丙烯酸盐。丙烯酸及 酯作为有机化工极其重要的原料和中间体,广泛 用于涂料、胶粘剂、纺织、化纤、造纸、塑料、 食品加工等领域,一些符合当今低碳和绿色经济 发展要求的产品,则具有更广阔的市场空间。 2243A 图1导淋和取样材质选用示意图 1管道材料选择 2法兰设计 丙烯酸及酯装置中主要产品丙烯酸和反应产 生的副产品醋酸的腐蚀性都比较强,尤其是醋酸 会引起奥氏体不锈钢的晶间腐蚀,因此,输送腐 蚀性工艺介质的管道材料均选用奥氏体不锈钢 0Crl8Ni9、 00Crl9Ni10、0Crl7Nil2Mo2、 00Crl7Nil4Mo2;二聚物及丙烯酸丁酯重组分的 工艺介质管道材料则选用抗腐蚀性非常好的哈氏 合金C一276;热熔盐40%NaNO2、7%NaNO3和 53%K_NO 的混合物介质因其无腐蚀性,故管道 材料选用碳钢。 由于哈氏合金C一276原材料目前国内不能生 产,只能从国外采购,订货周期较长,所以应提 早开始和完成这种材料的管道设计和采购工作, 以免影响后期管道的安装,延误装置开车。哈氏 合金C一276价格昂贵,设计时导淋和取样可更换 材质,见图1。阀前选用哈氏合金C一276材料, 阀后选用奥氏体不锈钢材料。这样工艺介质的腐 蚀性对管道材料既没有影响又节省了工程费用。 由于哈氏合金C一276的价格昂贵,因此应处 理好法兰锻件的设计。即使口径不大的管法兰, 也不能按照通常的设计习惯选用整体哈氏合金锻 造,而是选用了ASME B16.5中的对焊环松套 法兰。 装置中输送腐蚀性工艺介质的管道材料均选 用奥氏体不锈钢,而且管道公称直径较大,最大 的管道公称直径为DN2000。由于有些地方需要经 常拆卸,因此需要法兰连接,最大的奥氏体不锈 钢管法兰公称直径为DN1800。如果全部选用整体 锻制法兰,价格相当惊人。通过钢材原料价格和 市场制造加工费用比较,最后得出结论公称直 径小于等于DN600的奥氏体不锈钢管法兰选用整 体锻制法兰;公称直径大于DN600的奥氏体不锈 钢管法兰选用松套法兰,比较经济合理。但公称 直径大于DN600的松套法兰,无论国内还是国外 都无标准法兰。依据这些管道的设计温度、设计 压力,我们本着合理、安全、节约投资的原则, }王佳杰高级工程师。1991年毕业于吉林化工学院。一直从事化工设计工作。联系电话043263916005,Email jlywjj0148petrochina.corn.ca。 18 CHEMICAL ENGINEERING DESIGN 在保证符合国家和行业标准规范的基础上,经 SW6软件计算,公称直径大于DN600的奥氏体不 锈钢管法兰的结构形式见图2。图中衬环和接管采 用奥氏体不锈钢,而法兰锻件采用碳钢,这样即 能保证结构强度又节省了工程费用。阀门两端的 法兰是整体的,为解决与法兰连接的阀门连接问 题,法兰外径、螺柱规格、数量、孔间距参考 HG/T206232009 B系列或ASME B16.47 B系 列设计。但因HG/T206232009 B系列或 ASME B16.47 B系列法兰标准中最大公称直径 为DN1500,所以装置中用到的DN1800的法兰外 径、螺柱规格、数量、孑L间距是自行设计的。 l J I 试验孔 l I 碳 ////ZI l 1 图2公称直径大于DN600奥氏体不锈钢管法兰 的结构形式 曾对某丙烯酸及酯装置中的奥氏体不锈钢管 法兰做过统计,公称直径大于DN600的法兰共计 90片,采用图2的结构形式比采用整体锻制法兰 节约工程费用近100万元,显而易见经济效益颇为 可观。 设计过程中应注意,由于丙烯酸及酯易聚合, 所以工艺介质的管道连接不应选用承插焊法兰。 3热熔盐管道设计 丙烯酸氧化单元热熔盐固体储存在热熔盐罐 内,由压力3.5MPa、温度260C的蒸汽加热至 200C后输送到两个反应器的壳层,吸收丙烯与氧 反应产生的热量。当停车检修时,热熔盐返回到 热熔盐罐中,因热熔盐低于200C凝固,因此热熔 盐管线需要蒸汽夹套,通人压力1.6MPaG、温 度230oC的中压蒸汽来保证不低于热熔盐的凝固 点。为方便检测热熔盐管道的泄漏点,没有采用 通常的全夹套设计方式,采用了半管夹套结构方 式,见图3。夹套半管本身节约一半材料,还省去 了夹套内管的定位板,安装既省时又省力,投资 仅是全夹套管的三分之一。 图3半管蒸汽夹套加热结构 热熔盐的操作压力0.2MPaG、操作温度 320C~350C,通常按标准规范规定,美洲体系法 兰压力等级选用Classl50即可,但从热熔盐的重要 性考虑,为防止法兰连接处泄漏,压力等级选用 了Class300。 热熔盐管道上的阀门只起关闭作用,不需要 调节功能,因此选用了Class300的夹套闸阀。夹套 闸阀需通人压力0.2MPaG、温度134℃的低压 蒸汽,保证不低于热熔盐的凝固点。 另外,设计过程中应注意,热熔盐管道宜选 用无缝钢管。 4真空管道设计 丙烯酸及酯装置中有很多真空管道负压操 作,有些口径较大,而且是不锈钢管道。真空管 道的壁厚计算需要考虑外压。通常管道材料等级 规定中的管道壁厚是根据管道承受内压计算的, 此厚度的管子是否能够承受外压就需要进行核算, 经核算如果不能承受外压,有两种解决方式一 种是增加管子的壁厚;另一种是用加强圈来缩短 管子的有效长度,选用何种方式取决于经济性。 依据工艺设计条件,按照GB150.3201l中的4.3 外压圆筒的稳定性计算包括管子方法,对丙 烯酸及酯装置中的全部不锈钢真空管道进行外压 稳定性核算、壁厚经济性比较,最后得出结论 公称直径大于等于1000mm的真空管道,用加强圈 来缩短管子的有效长度比较经济合理。 另外,设计过程中应注意,设置在管道上的 加强圈应整圈围绕在管道的圆周上,加强圈与管 道之间可采用连续焊或间断的焊接,当采用间断 焊时,加强圈每侧间断焊焊缝的总长度应不少于 管道外圆周长的1/2,间断焊可以相互错开或并 下转第9页 荚 亮等 聚丙烯质量性能指标的软测量模型研究 9 5} EPS30R拟合曲线 5} 。 I l} I 5} I 。占_1 1亨 厂南 一O 时间th 图1 EPS30R拟和曲线 3熔融指数模型的验证和分析 另取10组数据,对上述模型进行校验,结果 见表3。 模型校验见图2。 表3 EPS30R模型校验 图2 EPS30R模型校验 从校验拟和结果可以看出,EPS30R的拟和值 与测量值平均误差为7.57%,最大误差为 11.97%。可以较为准确的实现PP连续生产过程 中的熔融指数预报。 该模型与实际值存在一定的偏差,误差来源 于①在模型的推导过程中,为减少模型复杂程 度,做了很多简化和假设。如假设单活性中心, 忽略除氢气以外的链转移作用等;②模型推导中 为了简化计算,忽略了某些量的计算;③MI离线 测量存在误差,由于模型参数是通过实际值校正 获得的,因而将这部分误差带人了模型;④工厂 的仪器仪表显示值可能存在偏差,导致参数的不 精确以及模型的误差。 该模型结合离线的质量分析数据能够实施在 线熔融指数预报。稳态模型的MI计算快捷准确, 能够克服实验室分析MI的迟延,对于PP质量控 制有重要的指导意义。 4结语 本文在定性研究的基础上,从丙烯聚合反应 动力学和系统辨识出发,建立了瞬态和累积熔融 指数模型。仿真结果表明,该半经验半机理模型 可以有效地预i贝4稳态PP生产过程中的熔融指数 值,为进行牌号切换研究和实现聚丙烯生产过程 的优化控制奠定了基础。 参考文献 1张雪珍.聚丙烯工艺及产品开发新进展[J].石油化工, 2003,732615619. 2赵敏,高俊刚,邓奎林等.改性聚丙烯新材料[M].北 京化学工业出版社,2002. 3 A.S.Reginato,J.J.Zacaa,and A.R Secehi.“Modeling and Simulation of Propylene Polymerization in Nonideal Loop Re- actors”.AIChE Journa1.2003.4926422650. 4荚亮.聚丙烯连续生产过程的牌号切换研究[D].杭 州浙江大学,2006. 收稿日期2012一l119 上接弟18页 排布置,最大间隙为8倍的管道壁厚。 中运用,最长的装置已平稳运行5年多,管道历经 结谭 开车、运行、停车、检修等生产过程,从未出现 耋百喝 过腐蚀、泄漏及失稳现象,实践证明这些方法是 上述介绍的几种丙烯酸及酯装置中管材的设 可行的,而且为业主节约了工程投资。 计方法,已在国内多套丙烯酸及酯装置工程设计 收稿日期201212-26

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