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工业炉 P石油化工设备技术,2016,37(2)·53·
etro—ChemicalEquipmentTechnology
制氢装置转化炉炉管开裂分析及对策
尹 乐
(中国石化上海石油化工股份有限公司 ,上海 200540)
摘 要 :某炼油化工厂 5.5万 t/a制氢装置转化炉辐射段材质为 ZG4OCr25Ni35Nb—Ti的合金钢炉管 ,
在使用 1.7万h后发生突然开裂(设计使用寿命 10万 h)。文章对炉管进行失效分析后认为,由于局部过热
导致的蠕变开裂是主要原 因。按照装置原始设计工况,转化气出 口温度 870℃,转化炉炉管外壁最高耐温不
大于 960C。而实际操作工况下当转化气 出口温度只有 845℃,炉管外壁温度 已经达到 970~990。C,超过
了炉管最大承受温度 960℃,造成炉管局部过热开裂 ,为此提 出了相应 的对策措施 。
关键词 :制氢装置 转化炉 蠕变开裂 失效分析
随着世界范 围对清洁燃料要求的不断增加 , CH4+ H2O—CO+ 3H2
各炼油厂加氢装置的数量和规模也在不断加大, CO+ H2O—CO2+H2
氢气需求量 日益增加。制氢装置的功能则是为加 整个反应过程表现为极强吸热反应 ,反应所
氢裂化、加氢精制等装置提供稳定的氢源。制氢 需热量 由气体燃料烧嘴提供 。转化炉采用顶烧厢
转化炉则是制氢装置中完成烃类蒸汽转化反应的 式炉结构,燃烧器布置在辐射室顶部 ,转化管受热
核心设备 。它是一种非常特殊的外热式列管反应 形式为单排管受双面辐射 ,转化炉外形尺寸 :13.2
器 ,由于转化反应的强吸热及高温等特点 ,这种反 mm×16.5mm×30.3m,详细参数见表 1。
应器被设计成加热炉的形式 ,催化剂装在一根根
表 1 制氢转化炉参数 一誓。。。
的转化炉管内,在炉膛内直接加热 ,反应介质通过
炉管 内的催化剂床层进行反应n。其操作条件苛 | tl薯 靛 疑畿j 鬯》甏謦 薯曩 誊警鹫 锤潦 |
刻、高温 、高压 。
某炼油厂加氢装置 以天然气为原料 ,采用蒸 口 猛 ct|
汽转化法造气 ,设计制氢能力 5.5万 t/a。造气部 出H设计温度 /℃
分由中石化上海工程公司设计 ,2012年 1O月投 础蚍
出口设计压力 /MPa
料开车 ,运行 24个月后出现辐射段炉管开裂 ,造
敷羁 I
成装置非计划停车事故 ,成为制氢装置连续生产
对流室吸热量 /(MJ·h-1)
的重大安全隐患。为此 ,对开裂的炉管进行 了失 ||八日操 c|。
效分析 ,从结构、材料及工艺等方面探讨 了转化 出口操作温度 /℃
炉辐射段炉管开裂原因,并提出了相应的操作对 | 日操御功 编 I|
策和改进措施 。 出 口操作 压力 /MPa
1 设备故障概况
辐射室炉管 252根 ,规格 140mm ×15
1.1 设备概况和结构参数
mm,材质 ZG40Cr25Ni35Nb—Ti(炉管参 数见
经过脱硫和脱氯处理过
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