1,4-丁二醇装置乙炔管道安全设计浅析.pdf

1,4-丁二醇装置乙炔管道安全设计浅析章军袁 张权辉袁 焦娟袁 孙媛渊北京石油化工工程有限公司 西安分公司袁 陕西 西安710000冤摘要院1,4-丁二醇 渊BDO冤 是生产可降解塑料的化工原料袁 乙炔是炔醛法生产 BDO 的主要原料遥 介绍了乙炔的物理化学特性袁 论述了 BDO 装置乙炔管道设计中压力分级尧 风险分区尧 壁厚计算尧 输送温度尧 材料选择等关键安全因素的计算依据及工况考虑袁 提出了影响乙炔管道安全的设计方法袁 可为新建或改扩建 BDO 工业装置乙炔管道的安全设计提供借鉴遥关键词院 管道曰 乙炔曰 输送曰 安全曰 设计中图分类号院 TQ055.8文献标志码院Adoi:10.3969/j.issn.1000-7466.2023.05.011flow field in stirred tank equipped with improvedframe type combined impellers 咱J暂.Chemical industryand engineering progress,2019,10(5):523-531.咱6暂孙会,潘家祯.带有新型内外组合桨的搅拌设备内流场的数值研究咱J暂.化工学报,2006,57(1):13-20.SUN H,PAN J Z.Numerical investigation of flowfields in stirred vessels with novel combined inner andouter agitators咱J暂.CIESC journal,2006,57(1):13-20.咱7暂Tamburini A,Gagliano G,Micale G,et al.Directnumerical simulations of creeping to early turbulentflowinunbaffledandbaffledstirredtanks 咱J暂.Chemical engineering science,2018,192:161-175.咱8暂孙存旭,王垒智,周勇军,等.双层侧进式搅拌槽内流场特性数值模拟咱J暂.石油化工设备,2019,48(4):44-50.SUN C X,WANG L Z,ZHOU Y J袁et al.Numericalsimulation of flow field characteristics in a doubleside-entry stirred tank咱J暂.Petro-chemical equipment,2019,48(4):44-50.咱9暂徐昊鹏,周勇军,何华,等.双层改进型 Inter-Mig 桨对带内盘管搅拌釜内流场性能影响 咱J暂.石油化工设备,2019,48(4):15-21.XU H P,ZHOU Y J,HE H,et al.Effect of doublelayer improved Inter-Mig impeller on flow fieldperformance in stirred tank with inner coil咱J暂.Petro-chemical equipment,2019,48(4):15-21.咱10暂 Malik S,Bouaifi M.Shear improved Smagorinskymodel for large eddy simulation of flow in a stirredtank with a Rushton disk turbine咱J暂.Chemicalengineering research and design,2016,108:69-80.咱11暂 郭雪岩,王斌杰,杨帆.水力旋流器流场大涡模拟及其结构改进 咱J暂.排灌机械工程学报,2013,31(8):696-701.GUO X Y,WANG B J,YANG F.LES analyses of flowfields and structure improvements of hydrocyclones咱J暂.Journal of drainage and irrigation machinery en鄄gineering,2013,31(8):696-701.咱12暂 Seyed H,Dineshkumar P,Farhad E M.Study of solid-liquid mixing in a agitated tanks through computa鄄tional fluid dynamics modeling 咱J暂.Ind.Eng.Chem.Res.,2010,49(9):4426-4435.咱13暂 汤俊杰.基于 CFD 对 DTB 结晶器结构的优化及其内部流场模拟咱D暂.湘潭:湘潭大学,2019.TANG J J.Optimization of DTB crystallizer structureand its internal flow field simulation based on CFD咱D暂.Xiangtan:Xiangtan University,2019.咱14暂 庞臻.多层桨搅拌槽内过渡区流动特性的研究咱D暂.北京:北京化工大学,2019.PANG Z.Flow characteristics transition region ofmulti-impeller in a stirred tank 咱D暂.Beijing:BeijingUniversity of Chemical Technology,2019.咱15暂 李美婷,李威,李晓光,等.偏心轴搅拌槽内的层流流场特性咱J暂.山东大学学报渊工学版冤,2019,49(4):93-98,107.LI M T,LI W,LI X G,et al.Laminar flow fieldcharacteristics in the stirred vessel equipped with aneccentric-shaft impeller咱J暂.Journal of Shandonguniversity渊(Engineering science冤,2019,49(4):93-98,107.渊柏编冤文章编号院 1000谣7466(2023)05谣0066谣04收稿日期院 2023-03-31作者简介院 章 军（1981-），男，陕西西安人，高级工程师，学士,主要从事管道材料设计工作。第 52 卷第 5 期2023 年 9 月石油化工设备PETRO谣CHEMICAL EQUIPMENTVol.52No.5Sept.20232020 年叶关于进一步加强塑料污染治理的意见曳咱1暂发布后袁各地相继出台野限塑令冶遥受此影响袁可 降 解 塑 料 聚 己 二 酸/对 苯 二 甲 酸 丁 二 酯渊PBAT冤快速发展袁需求量激增袁原料 1,4-丁二醇渊BDO冤的需求量被大幅拉动袁各地大型 BDO 项目也纷纷上马遥以乙炔和甲醛为原料的炔醛法渊Reppe 法冤是生产 BDO 的主要方法袁 其生产能力占目前国内BDO 总生产能力的 90%以上遥 随着 BDO 装置生产规模的不断扩大袁 主要原料乙炔的管道输送安全问题被各个建造责任方所重视遥乙炔输送管道应依据标准规范进行设计遥 鉴于 GB 50031要1991叶乙炔站设计规范曳咱2暂中明确规定袁 此标准不适用于生产化工原料气的乙炔站和乙炔管道袁 而且此标准已于 2017-08-01 废止的实际情况袁文中参考欧洲工业气体协会标准 EIGADOC 123/21 叶Code of Practice Acetylene曳咱3暂袁从设计角度对乙炔管道应考虑的几点关键因素进行讨论遥1乙炔的物理化学特性乙炔属于甲类可燃气体袁极易燃烧和爆炸袁在空气中的爆炸极限为 2.3%82%渊体积冤袁 其最小点火能量为 0.019 MJ袁爆炸组别为C袁极易发生爆轰咱3暂遥乙炔在常温时的热力学性质很不稳定袁 容易发生聚合袁乙炔聚合时放出的热量使温度升高袁温度越高聚合速度越快袁 当放出的热量使乙炔升高到分解的温度时袁尚未聚合的乙炔就发生分解遥乙炔分解的速度很快袁一旦反应开始袁便会放出大量热能使温度继续迅速升高袁加快分解速度袁直到发生强烈的爆炸咱4暂袁产生爆燃和爆轰遥 爆燃释放能量产生的峰值压力是初始压力的 1011 倍袁高压乙炔爆轰释放能量产生的峰值压力是初始压力的 50 倍咱5暂遥乙炔与水接触时会生成乙炔水合物 渊C2H2窑5.75H2O冤袁此水合物的最高存在温度为 16 遥 水和乙炔水合物在乙炔管道中存在袁 可能会堵塞管道袁 也可能会由于乙炔和水合物摩擦生成静电引发危险遥2乙炔管道压力分级和风险分区2.1压力分级按照工作压力渊表压冤袁乙炔管道分为低压尧中压和高压 3 个压力等级袁见表 1遥 输送乙炔的管道压力越低袁安全性越高遥表 1乙炔管道压力分级压力分级低压乙炔高压乙炔中压乙炔压力 p渊表压冤p 臆0.02 MPa0.15 约p臆2.5 MPa0.02 约p臆0.15 MPa2.2风险分区按照乙炔管道的工作压力渊绝压冤和管道内径组合关系袁EIGA DOC 123/21 叶Code of PracticeAcetylene曳中图 4 用 2 条直线渊A 线和 B 线冤将乙炔管道的风险区划分为尧尧区遥 其中袁 AAnalysis on Acetylene Piping Safety Design ofButane-1,4-diol PlantZHANG Jun袁ZHANG Quan-hui袁JIAO Juan袁SUN Yuan渊Beijing Petrochemical Engineering Co.Ltd.,Xian Branch,Xian 710000袁China冤Abstract:1,4-butanediol(BDO)is a chemical raw material for the production of degradable plastics,whileacetylene is an important raw material for the preparation of BDO by the Reppe method.The physical andchemical properties of acetylene were introduced,and the calculation basis and working conditions of keysafety factors such as pressure classification,risk zoning,wall thickness calculation,transportation temperature,and material selection in the design of acetylene pipelines in the BDO plant were discussed,and the designmethods affecting the safety of acetylene piping was put forward,and it provided a reference for the safetydesignofacetylenepipinginneworreconstructedBDOplant.Key words:piping曰acetylene曰 transport曰safety曰design第 5 期章 军袁等院1,4-丁二醇装置乙炔管道安全设计浅析67窑窑2023 年第 52 卷石油化工设备线为爆燃极限压力线袁 其函数曲线公式为 di(15.1/Pabs)1.792 12曰B 线为爆轰极限压力线袁 其函数曲线公式为 di(20.2/Pabs)1.818 1遥 这 2 个函数曲线中的 di为管道内径袁Pabs为工作压力渊表压冤袁其单位与 EIGA DOC 123/21 中相