變換爐操作安全性分析
作者:侯國
來源:中國石化股份有限公司湖北化肥分公司
評論: 更新日期:2015年06月03日
摘要變換工藝的簡要描述,通過分析變換工藝的工藝特點和壓力容器計算,說明變換爐的操作安全性及其操作建議。
關(guān)鍵詞 變化工藝 變化爐 設(shè)計計算 安全性 操作建議
1、變換工藝的簡要描述
變換反應映方程式:
反應特點:可逆、放熱、反應前后體積不變、反應速度慢,必須依賴催化劑才能實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。降溫、加壓、提高水碳比利于變換反應的進行,在工業(yè)化生產(chǎn)中,這些參數(shù)的選擇除了考慮設(shè)備等固定資產(chǎn)投資的經(jīng)濟性以及催化劑特性外,還要考慮操作成本、設(shè)備腐蝕等因素。湖北化肥分公司煤代油改造工程變換工藝流程如下:
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流程中主要設(shè)備20臺,其中反應設(shè)備3臺,換熱設(shè)備8臺,混合分離類設(shè)備9臺,分四個階段集中在3臺變換爐中完成變換反應,變換爐設(shè)備特性以及變換各主要階段工藝氣成分數(shù)據(jù)分別見表一和表二,本文結(jié)合工藝數(shù)據(jù),通過壓力容器常規(guī)計算說明變換爐在操作中的安全注意事項并提出操作建議。
表一 設(shè)備特性表(壓力單位Mpa)
? | 名稱 | 規(guī)格尺寸 | 材質(zhì) | 設(shè)計 壓力 | 設(shè)計 溫度℃ | 工作 介質(zhì) |
1 | 第一變換爐 | φ3800×3200×(68+4) | 14Cr1MoR+304L | 3.9 | 475 | 變換氣 |
2 | 第二變換爐 | φ4000×3700×(76+4) | 15CrMoR+304L | 3.9 | 400 | 變換氣 |
3 | 第三變換爐 | φ4000×12150×64 | 15CrMoR | 3.9 | 290/255 | 變換氣 |
表二 工藝氣體成分表(溫度:℃,壓力:Mpa)????????????????????????
???? 氣體狀態(tài)和組成 關(guān)鍵點 | 氣體狀態(tài) | 工藝氣體成分組成(%) |
溫度 | 壓力 | H2 | CO | CO2 | H2O | H2S |
原料氣分離器入口 | 160 | 3.8 | 23.2 | 51.9 | 3.2 | 15.9 | 0.4 |
一變 | 入口 | 261 | ~3.68 | 13.2 | 29.6 | 1.8 | 52.0 | ? |
出口 | 452.6 | 3.755 | 32.4 | 10.4 | 21.0 | 32.8 | ? |
二變 | 入口 | 280 | 3.6 | 28.1 | 9.0 | 18.2 | 41.7 | ? |
出口 | 338.7 | 3.564 | 33.8 | 3.3 | 24.0 | 36.0 | ? |
三變 | 一段入口 | 255 | 3.55 | 32.3 | 3.1 | 22.9 | 38.9 | ? |
一段出口 | 281.5 | 3.517 | 34.8 | 0.6 | 25.4 | 36.4 | ? |
二段入口 | 230 | 3.507 | 34.8 | 0.6 | 25.4 | 36.4 | ? |
二段出口 | 234 | 3.469 | 35.2 | 0.2 | 25.8 | 36.0 | ? |
4#變換氣分離器出口 | 40 | 3.421 | 54.9 | 0.4 | 40.1 | 0.3 | 0.3 |
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2、變換爐筒體強度核算
通過對該單元主要設(shè)備變換爐的強度核算,說明設(shè)備的安全性以及在生產(chǎn)操作過程中必須注意的幾個問題。
計算依據(jù)GB150-1998第5.2條的規(guī)定:
設(shè)計溫度下筒體計算厚度 ???????????????????????????(5-1)
設(shè)計溫度下筒體計算應力 ??????????????????????(5-2)
設(shè)計溫度下筒體最大允許工作壓力 ???????????????(5-4)
Pc ??????????????????????????????????????????????????設(shè)計壓力
Di???????????????????????????????????????????????????圓筒內(nèi)直徑
[σ]t???????????????????????????????????????????????? ???許用應力
δe??????????????????????????????????????????????????? 有效厚度
φ
???????????????????????????????????????????????????? 焊縫系數(shù)