成人高等教育2

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1、成人高等教育毕业设计（论文）  题目：0.5Mt/a乙烯裂解装置工艺设计学生：毛建庄联系电话：18729180087指导老师：胡培华评阅人：胡培华完成日期 ：2011.11.10  成人高等教育毕业设计（论文）任务书论文题目0.5Mt/a乙烯裂解装置工艺设计 学生姓名毛建庄 教学站西安能源科技技师学院 专业班级石油化工应用 内容与要求§1乙烯裂解工艺原料经急冷水及裂解炉F101烟道气预热，注入稀释蒸汽后，进入裂解炉裂解。来自裂解炉TLE的裂解气经急冷后送至油冷塔T101进一步冷却。裂解燃料油(PFO)和裂解柴油(PGO)从T1

2、01中抽出，汽油和较轻的组份作为塔顶气体。急冷油循环实现裂解气中热量的脱除回收，同时产生低压蒸汽。水冷塔T103中冷凝的汽油作为T101的回流液。裂解燃料油被送到裂解燃料油汽提塔T102，裂解柴油被送至T102的下部汽提段，以控制闪点。塔底的燃料油通过燃料油泵送入燃料油罐。T101顶的裂解气，通过T103部分冷凝,塔顶裂解气被送到下一工段。T103中冷凝的汽油，与循环急冷水和塔底冷凝的稀释蒸汽分离，冷凝后作为回流进入T101和送往其他工段。T103中冷凝的稀释蒸汽（工艺水）经顶部进料换热器预热后进入T104，将酸性气体和易挥发

3、烃类汽提后返回T103。汽提后的工艺水经急冷油预热进入稀释蒸汽发生器，然后被中压蒸汽和稀释蒸汽发生器中的急冷油汽化，产生的蒸汽被中压蒸汽过热，用作裂解炉中的稀释蒸汽。乙烯裂解炉分为对流段和辐射段。一般地说,对流段作用是回收烟气余热,用来预热并汽化原料油,并将原料油和稀释蒸汽过热至物料的横跨温度,剩余的热量用来过热超高压蒸汽和预热锅炉给水。在原料预热汽化过程中,注入稀释蒸汽,以降低原料油的汽化温度,防止原料油在汽化过程中焦化。裂解炉对流段每一组盘管主要由换热炉管(光管或翅片管)通过回弯头组焊而成,端管板和中间管板支持起炉管,有些

4、盘管的进出口通过集箱汇集到一起。每一组盘管的四周再组对上炉墙,则构成一个模块。§2工艺难点及方案2.1乙烯裂解炉辐射炉管KHR45A材料的焊接工艺要建好一套乙烯裂解装置，首先要建好心脏——裂解炉，即保证裂解炉辐射炉管的焊接质量。在以往的30万t/年乙烯裂解炉辐射炉管材质一般为Cr25Ni35，焊接工艺较容易掌握，且工艺较成熟。但是，生产中发现该种材质的炉管抗氧化、抗渗碳等性能较差，使用寿命不长。为了提高炉管的使用寿命，在后来的套70万t/年乙烯裂解炉中，逐步采用Cr25Ni35的高铬镍合金离心铸造管来代替最初的Cr25Ni35

5、材料。如KHR45A材料就是应用于裂解炉辐射炉管的一种。2.1.1KHR45A材料焊接性能分析KHR45A材料是江苏标新久保田工业有限公司开发的耐高温、抗氧化、抗渗碳的特种合金，其牌号为Cr35Ni45Si2，富含多种微合金：Nb，Al，Ti，Zr等。KHR45A材料用于裂解炉辐射炉管时，工作温度为1100℃，工作压力为1.2MPa，工作介质主要为裂解汽油和饱和蒸汽。由此不难看出，该种材料焊接时应主要考虑焊缝的高温耐热强度。从表1可以看出，该种材料化学成分中C，Ni含量较高，主要是为了提高材料的耐高温性能。另外，该种材料Si含

6、量也较高，主要是提高材料的抗氧化性能，同时在焊接过程中KH可以起到一定润湿焊缝熔融金属的作用。但是，KHR45A材料中所含的Si，Al，Ti，Zr等元素也都不同程度地降低了该材料的焊接性能。因此，KHR45A材料焊接时主要存在以下3方面问题：（1）焊接热裂纹KHR45A为高Ni奥氏体耐热钢，w（Ni）可达45%。施工中若焊接工艺采用不当，极易在焊缝及近缝区产生热裂纹等缺陷，特别是在焊缝返修中，在焊缝热影响区内母材更易出现热裂纹等缺陷。常见的主要缺陷为焊缝凝固裂纹。产生热裂纹的原因主要是：①该材料的热导率小、热膨胀系数大，在焊接

7、局部加热和冷却的条件下，焊接接头在冷却过程中可形成较大的拉应力，这是产生凝固裂纹的主要原因；②该材料易形成方向性强的柱状晶焊缝组织，有利于S，P等有害杂质的偏析而促使形成晶间液态夹层，从而易促使产生焊缝凝固裂纹；③所含的Si，Al，Ti，Zr等合金元素因溶解度有限，也能形成有害的易熔夹层，从而使接头中出现热裂纹。（2）化学成分偏析由于KHR45A材料中C含量和合金元素含量都较高，因此，液-固相区间较大，偏析也严重。C含量越高，焊缝熔融金属在进行初生相转变时，很容易析出S，P杂质，且富集于晶界，增加裂纹倾向。Si含量的增加，使焊

8、接时易形成硅酸盐夹杂，造成晶间偏析，从而加大凝固裂纹的产生。（3）Y形管坡口裂纹KHR45A材料炉管有两种生产工艺，一是离心铸造辐射炉管，二是静态铸造Y形管。在离心铸造条件下，由于离心力的存在，可以保证许多杂质无法熔进材料本身，这样材料成分含杂质相对较少，不易出现夹层、重皮等