11030化工常见单体设备操作(最终定稿)(2)

2019-04-15 16:29

9.1.2.2.1转化炉炉管

(1)防止硫的腐蚀,必须充分脱除原料气和燃料中的硫,要求燃料气含硫量小于20mg/m3,液态烃燃料含硫量小于100ppm。

(2)在运输、贮存、安装和停工期间应避免转化炉管与硫化物、氯化物接触,不要在潮湿或露天环境存放。

(3)尽量减少频繁开停工和防止局部过热。炉管的管壁平均温度超过允许温度38℃,被称为“破坏性过热”将严重缩短炉管的使用寿命。对HK—40材质炉管壁温度以控制在900℃以下为宜。

运行中防止管内催化剂架桥、结焦和粉碎堵塞,避免偏流而造成局部过热。 (4)转化炉管在750—800℃温度下长期运行,金相组织中易出现σ相,故推荐使用改良型HK—40离心铸造管。改良型HK—40中,Si、Cr、Mn含量有所降低,而C、Ni、N含量有了适当提高,以抑制σ相的产生。

元素成份和产生σ相的关系可用下式计算: NV=6.66[Si]+4.66[Cr]+3.66[Mn]+2.66[Fe]+0.66[Ni] 式中 NV为平均电子空位浓度;

[ ]为炉管中元素含量(重量%)

NV数低于2.70,不会出现σ相,数字越大出现的σ相就越多。

转化炉管也可采用HP型合金(25Cr35Ni)。该合金钢具有更高强度,可耐更高温度,热膨胀系数较小,所以更能适应交变热负荷工况。它还有较好的韧性和可焊性。

表9-2为常用耐热合金铸造管的化学成份。

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表9-2为常用耐热合金铸造管的化学成份

牌号 Ci-Ni型 HK-40 改良HK-40 高SiHK-40 HP 高SIHP HO 含钛材料 HiKa-1a 含铌材料 1N-519 MaNaurite36 MaNaurite36×5 HiKa-113 BST Manaurite900 含钨材料 HoW More-1 NA-22H More-2 含钴材料 HoW-3 Super-22H Tenex Supertherm C 0.40 0.43 0.45 0.50 0.50 0.50 0.40 0.30 0.50 0.50 0.40 0.45 0.15 0.40 0.45 0.50 0.40 0.45 0.40 0.50 0.50 Ci 25 23.5 25 25 25 27 25 24 25 25 25 25 22 25 25 28 33 25 28 22 25 Ni 20 22.5 20 35 35 29 20 24 35 25 20 20 30 35 35 48 50 45 48 38 35 Nb 1.5 1.5 1.0 0.2 0.6 1.2 Co 3 5 13 15 W 1.5 3 5 4.5 5 Ti 0.2 0.2 0.15 其它 Si Si2.0 Si2.0 (5)要保证炉管制造质量,严格执行入厂检验,化学成份和机械性能符合要求,无偏析、夹杂、裂纹、机械损伤。

(6)炉管损坏一部分是由焊缝损伤造成的,应选用配套焊条或焊丝烛接。常用HK-40配套焊材为:NCF-10HC、NCF-HK、NC-310HS、TGS-310HSA、ER-310HC、ERINCR-3、H4C26Ni26(四川化机厂)、PK-40(北京电焊条厂)等。这些焊接材料适当提高了3Ni含量,能有效地防止σ的产生,提高焊缝的强度。镍基焊材不宜用在氧、硫含量较高的高温环境中作HK-40的焊接材料。

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不同母材相焊的焊材选用见表9-3

表9-3 不同母材相焊的焊材选用

HK-40 HK-40 Incoloy800 Incon1L82 +EniCrFe-2 Incon1L82 +EniCrFe-2 Incon1L82 +EniCrFe-2 Super Therm 310HC Incon1L82 +EniCrFe-2 Incon1L82 +EniCrFe-2 310HC① Incon1L82 Incon1L625 Incon1L82 +EniCrFe-2 其它合金钢及碳钢 ①日本氩弧焊的焊丝牌号为TGS-310HC,美国牌号AISI-310。 9.1.2.2.2烟气露点腐蚀

(1)控制排烟温度或加热介质的入口温度从而确保管壁温度高于烟气露点温度。

(2)采用较低过剩空气系数燃烧法。

(3)选择耐蚀合金或非金属材料,如:含铜低合金玻璃管,有机氟化物工程材料和聚苯硫醚涂料均有一定的防护效果。

(4)改进管排结构和适当增加腐蚀裕量,可以延长省煤器使用寿命。 9.1.2.2.3中压蒸汽发生器材料选用

中压蒸汽发生器选用的材料应良好的耐热性、抗氢性能。

高温转化气入口端的管板常采用耐火绝热炉衬加以防护(1Cr18Ni19Ti+绝热衬里)。管板端部插入套管(Cr20-Ni32),套管与换热管间采用装填高硅玻璃棉或陶瓷纤维隔热层。

9.1.2.2.4中温变换器和甲烷化反应器材料选用

中温变换器和甲烷化反应器等中温临氢设备(温度>200℃、压

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力>1.275MPa),一般选用15CrMo钢,以避免发生表面脱碳和内部脱碳。 9.1.2.2.5脱碳系统

二氧化碳冷凝液流经的部位,如冷凝冷却器、分液罐及其系统管线推荐用0Cr18Ni11Ti;再生塔顶、二氧化碳空冷器用铝合金管,再生塔顶挥发线由于气相腐蚀较轻可用碳钢管。

碳酸钾净化液在流速较高、有节流或流向改变等部位容易产生冷蚀、冲蚀。如:贫液泵、半贫液泵、泵进出口管线、产供销门、重沸器、能量回收透平、压力表和温度计管嘴等均推荐用0 Cr18Ni11Ti钢,流速低于1.5m/s以下的部位可用碳钢。

防止系统中生成和从外界混入固体颗粒,加强对钾碱液的过滤以减少机械杂质的磨损。

吸收塔和再生塔塔体推荐用20R钢,但在再生塔顶封头至顶部塔盘的筒体部分因接触湿二氧化碳,可内衬0 Cr18Ni9Ti。在使用含钡缓蚀剂的情况下,塔盘亦可使用碳钢制作。如果塔盘使用不锈钢,则与碳钢塔体相焊接的塔内构件可作为牺牲阳极而使用碳钢,以保护塔体免遭电化学腐蚀 。为了避免碱的应力腐蚀开裂,使用温度超过90℃的主要设备,如碳钢制造的吸收塔和再生塔,应进行焊后热处理以消除残余应力。热处理后硬度值不大于HB200,且不得在设备上再进行任何焊接。

配制钾碱液的原料中碳酸钾含量不应低于96%,含氯量应低于0.01%。 控制碳酸钾溶液的浓度低于10%,重沸器中的转化气温度应低于149℃。当操作上出现超温时,随管壁温度升高,管表面的溶液就会急剧沸腾汽化,在气液交替处存在爆沸现象,使腐蚀加剧。

钾碱溶液中加入五氧化二钒缓蚀剂,它使金属表面氧化生成一层连续的、粘

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附性很强的金属氧化膜,这层致密的钝化膜具有良好的保护性能。

钒缓蚀剂在使用过程中,由于还原性物质的作用,五价钒会逐渐还原四价钒,四价钒虽不能形成保护膜,但当五价钒在金属表面形成保护膜之后,它确具有维护保护膜的作用,如果膜遭到破坏或磨损,溶液中只要含有五价钒,保护膜就能得到修复。五价钒与四价钒的比值在1~0.05都能够较安全的运行。

溶液中铁含量在短时间内有明显增加,就表明存在局部腐蚀。如果铁含量继续增长,最后就会发生铁钒共沉淀,造成大量钒损失而使腐蚀加剧。

一般铁含量为200~300ppm,就认为腐蚀严重,当总钒浓度低于0.15%,正五价钒浓度低于0.1%时,就需要补加五氧化二钒,使溶液中偏钒酸钾(KVO3)的浓度提高到0.07~0.8%。此时最好切断工艺气体,进行20~28小时的系统钝化处理,并将部分钾碱液引入贮罐,在罐内通入工业风,温度维持在70~80℃,经氧化后的溶液再补入系统中去,该法能使部分钒转化为五价钒。

9.1.3材质选用标准

制氢装置设备的常见选材见表9-4。

表9-4 制氢装置设备用材

转化炉 材料 In519、Manaurite36、 炉管 HK-40、HK-40改良型、HP 上尾管 下尾管 出口集合管 入口集合管 水保护段管 0Cr18Ni9Ti 15CrMo Incoloy800 Cr20Ni32,Incoloy800H Incoloy800H Cr16Ni36 Cr5Mo 15CrMo、16Mo 20号 10


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