甲烷化设备结构(1)

绝对优势。
工艺凝液汽提塔：
• 作用：将工艺凝液中的不凝气体分离 • 原理： 气提是一个物理过程，它采用
一个气体介质破坏原气液两相平衡而建 立一种新的气液平衡状态，使溶液中的 某一组分由于分压降低而解吸出来，从 而达到分离物质的目的。
工艺凝液汽提塔：
• 例如，A为液体，B为气体，B溶于A中达到气 液平衡，气相中以B气相为主，加入气相汽提 介质C时，气相中A、B的分均降低从而破坏了 气液平衡，A、B物质均向气相扩散，但因气相 中以B为主，趋于建立一种新的平衡关系，故 大量B介质向气相中扩散，从而达到气液相分 离目的。通过控制气提介质的量可以控制气提 程度。
• 保温材料：硅酸铝。
脱硫槽的作用：
• 脱硫槽(181V102)将原料气初步分离加热后， 注入少量锅炉给水（约0.1mol％）来帮助脱硫， 该分离罐可以防止液体夹带进入净化催化剂中。 合成气加热后，被送到脱硫罐中，脱硫罐能够 在上游系统硫泄漏时起到保护作用，否则其将 成为CRG催化剂的毒物。
• 脱硫脱槽硫(1槽81的V结10构2原)从理结： 构原理上讲，与辅助 反• 应器相脱似硫。槽是进行原料气脱硫反应的容器，
在最上部装有150mm厚直径50mm的一层耐火
球。上部瓷球的作用，有气体分布器的作用，
也有吸收杂质如水份、同样有气体分布器的作
用。
主反应器的结构：
主反应器出口收集器
辅助反应器的作用：
• 辅助反应器是将主反应器反应过后经废锅
余热回收中间换热器逐步换热达到温度压力 要求（1号辅助反应器280℃、2.78MPa，2号 辅助反应器250℃、2.54MPa）的工艺气再次 串联反应以产出合格的产品气。
• 1、合成单元： • （1）、反应器类：主反应器（181R101、181R102）、
辅助反应器（181R103、181R104）； （2）、容器类：原料气分离罐（181V101）、脱硫槽
（181V102）、循环气分离罐(181V103)、补充甲烷化反应 分离罐（181V104）、产品气分离罐（181V105）、汽包 (181V106)、排污管（181V107）、除氧槽(181V108);
• 气气换热器（如进料换热器、循环气换热器、蒸 汽过热器等）；
• 气液换热器（如废锅、锅炉水换热器、脱盐水换 热器、产品冷却器及压缩机中间换热器等）；
• 液液换热器（如排污冷却器、三甘醇贫富液换热 器等）。
换热器结构原理：
• 管壳式换热器的三种分类
• 1、固定换热器管板式换热器
• 固定管板式换热器是结构最为简单的管壳式换 热器，它的传热管束两端管板是直接与壳体连 成一体的，壳体上安装有应力补偿圈，能够在 固定管板式换热器内部温差较大时减小热应力。 固定管板式换热器的热应力补偿较小，不能适 应温差较大的工作。
内部在不同层次的瓷球中间装有脱硫剂
2020(ZnO)。内部结构与辅助反应器几乎相 同。入口有气体分布结构，脱硫剂由不同大
小的瓷球层保护，容器出口有气体收集器。
• 如下图所示
脱 硫 槽 剖 面 示 意 图
换热器分类：
•
根据工艺过程或热量回收用途的不同，
换热设备可以是加热器，冷却器，蒸发器，
再沸器，余热锅炉，等，因此设备的种类，
辅助反应器的作用：
•
2号辅助甲烷化反应器是将系统最后
的产品气中反应不完全的原料气进一步反应使得产品气达到预定的要求。该反
应器相对主反应器和1号辅助反应器温度
压力较低。
辅助反应器的结构：
• 辅助甲烷化反应器为立式反应器，属于 高温高压设备，容器类别/级别：Ⅲ/A2。 结构不同于主反应器，没有耐火衬里层， 主要受压元件材料为12Cr2Mo1R.保温材 料选用硅酸铝。
型式很多。
换热器分类：
•
• 1.加热器—— 体没有发生相
的变化。
• 2.预热器—— 的工艺参数。
• 3.过热器—— 过热状态。
• 4.蒸发器——
•
换热器分类：
• 5.再沸器——用于使装置中冷凝了的液体再度加
• 6.深冷器——用于把流体冷却到0℃以下的低温状 态。
• 7.冷却器——用于把流体冷却到工艺要求的温度。 8.冷凝器—— 结液化。
由于结构复杂，因此浮头式换热器的价格较高。
浮头式换热器
浮头式换热器实体安装图
换热器分类：
管式换热器局部剖视图 浮头式换热器实体剖视图
浮头式换热器结构图
换热器结构原理：
• 3、U型管换热器
• U型管换热器的换热器传热管束是呈U形弯曲 换热器，管束的两端固定在同一块管板的上下 部位，再由管箱内的隔板将其分为进口和出口 两个部分，而完全消除了热应力对管束的影响。 U型管换热器的结构简单、应用方便，但很难拆 卸和清洗。
精馏塔：
精馏过程的主要设备有：精馏塔、再沸器、 冷凝器、回流罐和输送设备等。精馏塔以进料 板为界，上部为精馏段，下部为提留段。一定 温度和压力的料液进入精馏塔后，轻组分在精 馏段逐渐浓缩，离开塔顶后全部冷凝进入回流 罐，一部分作为塔顶产品（也叫馏出液），
精 馏：
另一部分被送入塔内作为回流液。回流液的目 的是补充塔板上的轻组分，使塔板上的液体组 成保持稳定，保证精馏操作连续稳定地进行。 而重组分在提留段中浓缩后，一部分作为塔釜 产品（也叫残液），一部分则经再沸器加热后 送回塔中，为精馏操作提供一定量连续上升的 蒸气气流。（如三甘醇精馏柱）
阀门作用分类：
• 截断类：主要用于截断或接通介质流。如闸阀、 截止阀、球阀、碟阀、旋塞阀、隔膜阀
• 止回类：用于阻止介质倒流。包括各种结构的止 回阀。
• 调节类：调节介质的压力和流量如减压阀、调压 阀、节流阀
• 安全类：在介质压力超过规定值时，用来排放多 余的介质，保证管路系统及设备安全。
• 分配类：改变介质流向、分配介质，如三通旋塞、 分配阀、滑阀等
• 特殊用途：如疏水阀、放空阀、排污阀等
典型阀门：
1.闸阀
• 闸阀是作为截止介质使用，在全开时整个流通直 通，此时介质运行的压力损失最小。闸阀通常适 用于不需要经常启闭，而且保持闸板全开或全闭 的工况。不适用于作为调节或节流使用。对于高 速流动的介质，闸板在局部开启状况下可以引起 闸门的振动，而振动又可能损伤闸板和阀座的密 封面，而节流会使闸板遭受介质的冲蚀。
U型管换热器实物图
U型管式换热器结构原理示意图
换热器的特点：
•
管壳式换热器由一个壳体和包含许
多管子的管束所构成，冷、热流体之间
通过管壁进行换热的换热器。管壳式换
热器作为一种传统的标准换热设备，在
化工、炼油、石油化工、动力、核能和
其他工业装置中得到普遍采用，特别是
在高温高压和大型换热器中的应用占据
请在此添加段落内容…… 请在此添加段落内容…… 请在此添加段落内容……
典型阀门：
2.截止阀 • 截止阀是用于截断介质流动的，截止阀的阀杆轴
线与阀座密封面垂直，通过带动阀芯的上下升降 进行开断。截止阀一旦处于开启状态，它的阀座 和阀瓣密封面之间就不再有接触，并具有非常可 靠的切断动作，因而它的密封面机械磨损较小， 由于大部分截止阀的阀座和阀瓣比较容易修理或 更换密封元件时无需把整个阀门从管线上拆下来， 这对于阀门和管线焊接成一体的场合是很适用的。
• 补充甲烷化换热器（181E109）、产品冷却器（181E113）、
工艺凝液汽提塔冷却器（181E114）、工艺凝液换热器 （181E115）、排污冷却器（181E116)、开工蒸汽加热器 （181E117）、开工电加 热器（181E118）。
（4）、塔类：工艺凝液汽提塔（181T101）。
（二）、主要静设备的作用及结构原理
固定管板式换热器
固 定 管 板 式 换 热 器 封 头
列 管 排 布 图
固定管板式换热器内部结构示意图
固定管板式换热器常见结构
换热器结构原理：
•
废热锅炉是甲烷化装置的重要设备，用于
1 号、2 号主甲烷化反应器反应后工艺介质的
快速冷却，同时产生 5.29MPaG 中压蒸汽。废
热锅炉均为火管式，进口管箱衬耐火材料，热
主反应器的作用：
•
主反应器是将净化来的合格新鲜原料
气与合成循环气或是部分反应气混合达到
入口温度压力要求（320℃、3.04MPa）
且在催化剂自身温度容许的情况下反应生
成甲烷的容器。
主反应器的结构：
甲烷化主反应器均为立式反应器，属于 高温高压设备，容器类别/级别：Ⅲ/A2。在 结构上采用了耐火衬里结构。最外层是设备 筒体材料为Q345R(正火)，中间层为轻质高铝 浇注层，最内层为刚玉浇注层。外面没有保 温材料只刷变温漆。
了更好的装填保护好催化剂，达到更
好的反应效果，且对气流产生的较小
阻力，在催化剂层的上下部装了大小
不同的耐火瓷球。
主反应器的结构：
•
最下层是9.6m3直径25mm的耐火球由气体
出口收集器与反应器出口隔开、在催化剂下部
装有150mm 厚直径10mm的耐火球，在催化剂
层上部装有100mm厚直径25mm的一层耐火球，
用于气液分离，分馏塔顶冷凝冷却器后气 相除雾，各种气体水洗塔，吸收塔及解析 塔的气相除雾等。气液分离器也可应用于 气体除尘，油水分离及液体脱除杂质等多 种工业及民用应用场合。
气液分离器分离原理： • 重力沉降的原理简述由于气体与液体的密度
不同，液体在与气体一起流动时，液体会受 到重力的作用，产生一个向下的速度，而气 体仍然朝着原来的方向流动，也就是说液体 与气体在重力场中有分离的倾向，向下的液 体附着在壁面上汇集在一起通过排放管排出。
端管板和换热管进口有保护措施。汽包为 1号、
2号废热锅炉共用汽包，采用自然循环。
换热器结构原理：
• 2、浮头式换热器
•
浮头式换热器是管壳式换热器中使用最广泛
的一种，它的应力消除原理是将传热管束一段
的管板放开，任由其在一定的空间内自由浮动
而消除热应力。浮头式换热器的传热管束可以
从壳体中抽出，清洗和维修都较为方便，但是
辅助甲烷化反应器外观
辅助甲烷化反应器内部结构及装填示意图
辅助反应器的结构：
•
2号辅助甲烷化反应器相对主反应器和1号
辅助反应器温度压力较低。除了外形大小与管
道位置与1号辅助反应器不同外，内部结构以及
耐火球催化剂装填层次原理基本相同。
• 容器类别/级别：Ⅲ/A2。
• 主要受压元件材料为：14Cr1Mo1R。
（3）、换热器类：1号2号换热器（181E101、
181E102）、1号2号废锅（一号181E103、二号 181E105）、蒸汽过热器（181E104）、循环气换热 器（181E106）、1号2号锅炉水预热器（181E107、 181E111）、1号2号3号脱盐水换热器(181E108、 181E110、181E112)、
• 9.全凝器——使凝结性气体全部冷凝为液体。
换热器分类：
• 换热器按照内部结构分类
• 一、分为列管式换热器和非列管式换热器。 • 二、列管式换热器根据结构特点的不同可分为固
定管板式、浮头式、U形管式和填料函式。
• 淋式、板式、螺旋板式和热管式。
换热器分类：
• 以上分类就甲烷化所涉及到的换热器，主要 都属于列管式管壳式换热器换热器。按换热方式 又可分为：
结构示意图
五、阀门
阀门的作用： 阀门是流体管路的控制装置，在石油化工生产过程
中发挥着重要作用。
• 接通和截断介质； • 防止介质倒流； • 调节介质压力、流量； • 分离、混合或分配介质； • 防止介质压力超过规定数值，保证管道或设备安全运行。
阀门分类：
通用分类法
这种分类方法既按原理、作用又按结构划分，是目 前国内、国际最常用的分类方法。一般分为：闸阀、 截止阀、旋塞阀、球阀、蝶阀、隔膜阀、止回阀、 节流阀、安全阀、减压阀、疏水阀、调节阀。
吸收塔：
作用：气液传质的场所，也就是使气相中的水蒸 气被甘醇吸收的场所。 种类：吸收塔分为板式塔（逐级接触式）和填料 塔（微分接触式）。塔板结构有浮阀、泡罩和筛 孔。 结构：板式塔由一个园柱形的壳体及其中按一定 间距水平设置的若干块塔板组成。主要有泡罩塔 板和浮阀塔板。
气液分离器： • 气液分离器可安装在气体压缩机的出入口
主反应器的结构：
整体剖视图
主反应器的结构：
• 为防止进入反应器的的高压气流束 使催化剂被吹动影响催化剂的布局和厚 度致使同一床层反应速率不一，设计安 装一气体分布结构，以达到减小气体对 反应器床层的冲击力。（如下图所示）
主反应器的结构：
入口气体分布结构
主反应器的结构：
•
由于反应器内部装有催化剂，为