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[原创] 198-环氧乙烷乙二醇EOEG装置SD工艺包Whirl Wright型式二氧化碳解吸塔再生塔顶预冷凝器分液罐KO罐和高压蒸汽分液罐设计方案解析 [帖子3259182]

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发表于 2021-10-6 11:41:48 | 显示全部楼层 |阅读模式

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      本技术贴针对近年来不少石化企业采用SD工艺包设计建设的环氧乙烷乙二醇EO/EG项目中要求Whirl Wright型式的二氧化碳解吸塔/再生塔顶预冷凝器分液罐/分离罐/KO罐和高压蒸汽分液罐可靠设计方案进行深度解析讨论,并以此对以往传统方案进行完善。

 

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 楼主| 发表于 2021-10-6 11:55:47 | 显示全部楼层
      近年来,不少石油炼化企业已经上马或打算改扩建其EOEG环氧乙烷/乙二醇装置,通常1000万吨/年炼油项目中至少配套30万吨/年EO/EG环氧乙烷/乙二醇装置。最近,盛虹石化连云港有限公司则建设了60万吨/年EO环氧乙烷装置暨120万吨/年EG乙二醇装置。盛虹石化连云港有限公司EOEG装置采用的工艺包,与扬子石化、南京德纳、福建联合石化、三江化工新材料等装置一样,是美国SD公司工艺包。该工艺包要求,二氧化碳解吸塔(再生塔)顶预冷凝器分离罐(KO罐)、高压蒸汽分液罐采用Whirl Wright型式。

 

 

 

Peterpaul彼得保罗

 

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 楼主| 发表于 2021-10-6 12:06:08 | 显示全部楼层
本帖最后由 luoli519 于 2021-10-6 12:10 编辑

      在2010年前后,由本人在国内最早亲手主刀为扬子石化、南京德纳、福建联合石化等EOEG装置SD工艺包所涉二氧化碳解吸塔(再生塔)顶预冷凝器分离罐(KO罐)、高压蒸汽分液罐完成动力学分离技术工程技术设计,并与工艺包提供商、国内相应工程公司和业主技术人员就这类特殊设备技术设计进行多次交流。但是,我仍然感觉到大家对这类特殊设备技术了解不深,把关不严,陆续出现鱼目混珠、参差不齐、劣币驱逐良币趋势,需业主、设计院和工艺包方予以警惕。投资数十亿的项目,切不能因为市场无序竞争而无暇顾及技术本质为大项目实际投运埋下隐患。

 

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 楼主| 发表于 2021-10-6 12:21:21 | 显示全部楼层
      在本技术帖开篇伊始,我仍旧再次强调:EOEG装置二氧化碳解吸塔(再生塔)顶预冷凝器分离罐(KO罐)、高压蒸汽分液罐,其分离技术属于动力学分离技术范畴,必须通过精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台完成技术方案,切不可因市场无序竞争而忽略技术本身由非专业动力学分离技术公司凭经验、大概加估计、仿制外形、以次充好。
      动力学分离技术设备技术方案,首先需要以国际精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台为前提完成设计方案为前提,否则,无论采用何种内件及组态型式,都难以在实际运行中表现出优异性能,往往使业主投资的设备成为摆设!

 

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 楼主| 发表于 2021-10-6 12:32:56 | 显示全部楼层
     一起来从头梳理SD工艺包对EOEG装置二氧化碳解吸塔再生塔顶预冷凝器分液罐KO罐和高压蒸汽分液罐技术要求及技术方案演化完善过程。
       早期由国内工程公司解包的EOEG装置SD工艺包对二氧化碳解吸塔称为“再生塔”,塔顶预冷凝器分液罐则称为“分离罐”。请看如下附图中扬子石化公司EOEG项目相关文件:
1# 扬子石化EOEG装置再生塔顶预冷凝器分离罐D-2221.jpg

 

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 楼主| 发表于 2021-10-6 12:41:07 | 显示全部楼层
      从上述数据表可以看到,SD工艺包要求该再生塔顶预冷凝器分离罐采用Whirl Wright型式,该再生塔顶预冷凝器分离罐在低压工况运行,主要用于从二氧化碳再生塔低压解吸气中分离液态水。由于Whirl Wright型式分离罐结构紧凑,在低压工况对应低密度气相中分离较高密度的水,在通过精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台完成技术方案前提下是可以满足工艺包要求的99%分离效率的。

 

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 楼主| 发表于 2021-10-6 13:09:42 | 显示全部楼层
       由SEI工程公司解包设计的另一家企业EOEG装置SD工艺包对二氧化碳再生塔顶预冷凝器分离罐,则称为再生塔顶预冷凝器KO罐,其数据表也按照SD工艺包要求对再生塔顶预冷凝器KO罐采用Whirl Wright型式。请见下图:
2# 再生塔预冷凝器KO罐-2.jpg

 

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 楼主| 发表于 2021-10-6 13:15:53 | 显示全部楼层
       EOEG装置SD工艺包要求再生塔顶预冷凝器KO罐采用Whirl Wright型式,而这种Whirl Wright型式分离器核心结构内件主要由进口伞式内旋内件和出口消旋内件构成。请见下图:
3# Whirl Wright 31LS-1.jpg

 

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 楼主| 发表于 2021-10-6 13:31:38 | 显示全部楼层
      有的EOEG装置规模大,其二氧化碳解吸塔顶预冷凝器分离罐ID尺寸大,因而有的大尺寸二氧化碳解吸塔顶预冷凝器分离罐背上设置有人孔。而Whirl Wright型式分离器属于精准动力学分离技术设备,必须由少数专业动力学分离技术公司通过其精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台完成技术方案设计。需要提醒的是,国际上能够具有对Whirl Wright型式分离器完成全范围尺寸精准设计能力的公司只有NOVEL等屈指可数的极少数公司,其它专业动力学分离技术公司也只能完成ID45英寸以下尺寸的Whirl Wright型式分离器设计,但并非全范围尺寸设计。
       下图是带有人孔的大尺寸二氧化碳解吸塔顶预冷凝器分离罐实物照片:
4# Whirl Wright Umbrella Feather Vane Separator.jpg

 

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 楼主| 发表于 2021-10-6 13:47:08 | 显示全部楼层
本帖最后由 luoli519 于 2021-10-6 13:51 编辑

      大家知道,在EOEG装置SD工艺包中,高压汽包发生汽分液罐也可以采用Whirl Wright型式。但是,由于高压汽包发生汽分液罐的工况压力高,水蒸汽被强烈压缩形成相对高密度的蒸汽相,而液相水则处于高温度相对较低密度状态,汽液两相密度差、动量差、动能差相对更小,分离难度更大!
       而在EOEG装置SD工艺包对高压汽包发生汽分液罐不仅对其分离深度提出99%要求,还对其分离精度提出10微米以上液滴尺寸要求。请见如下解包的高压汽包发生汽分液罐数据表:
4# SJXCL-EQ-E-R-0016 技术文件.jpg

 

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 楼主| 发表于 2021-10-6 13:54:00 | 显示全部楼层
      而在精准动力学分离技术角度而言,针对不同工况不同物相系统,分离深度99%要求与分离精度10微米以上液滴尺寸要求并非具有一致对应性。比如,对于液相密度高而气相密度低的工况物相系统,分离脱除10微米以上液滴尺寸能满足分离深度99%要求,而有的物系则不一定。因此,需要在Whirl Wright型式基数基础上进行完善。这一点,需要工艺包方、设计院和业主从专业技术上引起重视。

 

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 楼主| 发表于 2021-10-6 13:57:26 | 显示全部楼层
本帖最后由 luoli519 于 2021-10-6 14:04 编辑

      下图是在8楼Whirl Wright型式基础上,升级完善其消旋构件后的示意图:
4# Sketch.jpg

 

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 楼主| 发表于 2021-10-6 14:04:21 | 显示全部楼层
本帖最后由 luoli519 于 2021-10-6 14:06 编辑

      我方在8楼Whirl Wright型式基础上升级完善其消旋构件后设计制造提供给业主的伞式旋流羽叶分离器结构示意图如下:
5# Horizontal Whirl Wright Umbrella Feather Vane Separator.jpg

 

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 楼主| 发表于 2021-10-6 14:10:22 | 显示全部楼层
      13楼所示我方在Whirl Wright型式基础上升级完善其消旋构件后设计制造提供给业主的伞式旋流羽叶分离器,其核心内件包括入口伞式内旋羽叶分离内件组和出口消旋羽叶分离内件组,该伞式旋流羽叶分离器用于20万吨/年环氧乙烷装置暨30万吨/年乙二醇装置使用。

 

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 楼主| 发表于 2021-10-6 14:21:27 | 显示全部楼层
本帖最后由 luoli519 于 2021-10-8 15:37 编辑

      对于60万吨/年环氧乙烷EO装置暨120万吨/年乙二醇EG装置而言,比如,盛虹石化连云港有限公司装置,由于处理量显著增加,所需要的分离器尺寸显著增大,混合流体在分离器内流场、流形流态分布发生显著变化,工艺包在对Whirl Wright型式分离器提出相同性能要求时,分离器专业动力学分离技术设计方则需要在Whirl Wright型式基础上做出更多技术升级完善,而不是照搬或模仿以往项目中的Whirl Wright结构型式。否则,在实际运行中难以达到工艺要求的性能。
      

 

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 楼主| 发表于 2021-10-6 14:34:39 | 显示全部楼层
本帖最后由 luoli519 于 2021-10-6 14:36 编辑

       下图是盛虹炼化连云港项目EOEG装置SD工艺包对二氧化碳解吸塔顶预冷凝器分液罐解包数据表。从数据表可以看到,盛虹炼化连云港项目EOEG装置SD工艺包对二氧化碳解吸塔顶预冷凝器分液罐设计处理气量为69140kg/h,最大带液量16000kg/h,大约是以往类似项目预冷凝器分液罐设计处理气量300%。
6# SD工艺包关于二氧化碳解吸塔顶预冷凝器分液罐要求.jpg

 

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 楼主| 发表于 2021-10-6 14:42:45 | 显示全部楼层
本帖最后由 luoli519 于 2021-10-6 14:44 编辑

      下图是盛虹炼化连云港项目EOEG装置SD工艺包对高压蒸汽分液罐解包数据表。从数据表可以看到,盛虹炼化连云港项目EOEG装置SD工艺包对高压蒸汽分液罐设计处理气量为86280kg/h,大约是以往类似项目预冷凝器分液罐设计处理气量165%。
7# SD工艺包关于高压蒸汽发生器分液罐要求.jpg

 

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 楼主| 发表于 2021-10-6 14:49:50 | 显示全部楼层
本帖最后由 luoli519 于 2021-10-6 14:51 编辑

     我方针对盛虹炼化连云港有限公司60万吨/年环氧乙烷EO装置暨120万吨/年乙二醇EG装置SD工艺包对高压蒸汽分液罐MMS-1101工况,通过NOVEL专用精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台完成的高压蒸汽分液罐MMS-1101结构示意图如下:
8# G58 NOVEL DYNA-SWIRL WHIRL UMBRELLA FEATHER VANE IN-LINE SEPARATOR 5350-V-115.jpg

 

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 楼主| 发表于 2021-10-6 15:07:41 | 显示全部楼层
本帖最后由 luoli519 于 2021-10-6 15:19 编辑

       我方针对盛虹炼化连云港有限公司60万吨/年环氧乙烷EO装置暨120万吨/年乙二醇EG装置SD工艺包对高压蒸汽分液罐MMS-1101工况,通过NOVEL专用精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台完成的高压蒸汽分液罐MMS-1101,在Whirl Wright型式基础上,主要完成的技术升级要点如下:
1、将入口传统简易内旋构件,升级为大螺旋全尺寸伞式羽叶分离内件组,以提升入口预脱液分离性能以应对大流量工况;
2、在出口增置预分配内件组+精密羽叶分离内件组,对入口全尺寸伞式羽叶分离内件组一级分离脱除大中尺寸的液滴液沫后残留的小微尺寸液滴液沫进行均一化分配聚结并精密脱除,以确保满足实际高温高压波动工况下对分离效率和分离精度同时要求。
3、在预分配内件组+精密羽叶分离内件组底部设置“抗虹吸短路”降液内件组,既可有效防犯气流短路进入出口管,又可防犯波动工况下形成“虹吸效应”导致分离下来的液体倒吸进入气流。
4、升级传统消旋构件,提高实际工况下大流量气流消旋能力以避免气流对出口分离内件组造成流场干扰而降低分离效率。

 

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 楼主| 发表于 2021-10-6 15:15:17 | 显示全部楼层
本帖最后由 luoli519 于 2021-10-6 15:18 编辑

      我方按照SD工艺包中高压蒸汽分液罐技术规格书,通过NOVEL专用精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台完成的高压蒸汽分液罐部分信息如下:

1、分离器型式:NOVEL Whirl Wright伞式旋流羽叶分离器;

2、内件型式:NOVEL Whirl Wright 大螺旋伞式旋流羽叶内件组+预分配聚结内件组+精密羽叶分离内件组+抗虹吸短路降液内件组+气流消旋内件组;

3、分离器尺寸:ID29.5"XTL/TL90";

4、分离效率:99.9%分离脱除9.65微米及以上尺寸液滴液沫及颗粒物;

5、总运行压降:0.63psi.

 

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