煤化工装置关键压力容器的选材方法.pdf

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1、第44卷第2期化工机械121煤化工装置关键压力容器的选材方法谭立平尹甜(中国神华煤制油化工有限公司北京工程分公司)摘要根据多年从事煤制油、煤化工项目设备设计及管理的经验，分析了压力容器的选材原则：在遵循设计标准、实现设计目标的基础上，选择最为理想的方案，能满足稳定性与安全性功能要求的同时减少费用。关键词压力容器反应器煤化工煤制油选材中图分类号TQ053．2文献标识码A文章编号0254—6094(2017)02-0121-05随着近年来煤化工项目规模的扩大化，对相关工艺装置的关键压力容器也提出了更高的要求。在装置运行过程中关键设备出现故障，就可能中断生产，甚至危害人身安全，因此合理选材是

2、保证压力容器长周期运行的重要因素。在煤化工装置中，每个单元都有关键压力容器，选材是保证压力容器长周期运行的重要因素。压力容器选材随着工艺包的工艺参数、制造能力、新材料研发等因素而定，同时必须满足强度、刚度、稳定性、耐腐蚀性、使用寿命、费用及进度等要求。为此，需要不断地学习、总结和分析，并加强行业间的技术和经验交流。这样不仅可以极大地减少错误的设备选材，也能持续地提高自身的业务技能。1煤化工关健压力容器所用材料概述在煤化工装置中，涉及到各种关键压力容器，可根据温度或压力进行分类。其中，根据设计温度可划分为高温和低温容器。高温容器主要使用的材料有：耐热铬钼钢(如2．25Cr-1．OMo．0

3、．25V、2．25Cr-1．0Mo、1．25Cr-0．5Mo、1．0Cr-0．5Mo)，奥氏体不锈钢以及镍基合金等。低温容器主要材料有：3．5Ni、9Ni、09MnNiDR、16MnDR(SA516Gr70)、07MnNiMoDR、SA662、奥氏体不锈钢及铝合金等⋯。根据设备的设计压力可划分为超高压、高压、中低压及真空压力容器等。超高压压力容器可考虑30CrNiM08、K12X、SA723Gr3C13及34CrNi3Mo等材料，高压容器可考虑SA516Gr70、SA336F22、SA336F22V、18MnMoNbR及13MnNiMoR等材料。根据腐蚀情况(酸碱腐蚀、氢腐蚀、硫化氢腐

4、蚀等)，主要考虑双相钢SA2205(s31803)、321、347、316L及超级奥氏体不锈钢等材料。2压力容器选材的主要考虑因素根据多年从事工程项目设计及管理的经验，工艺设备应在对工艺条件和材料制造、供货等情况有充分了解的前提下合理选材。在设计阶段，由工艺专业根据专利商工艺包向设备专业提供工艺设备条件表、工艺参数及设备简图等，设备专业根据工艺参数(如压力、温度)和腐蚀情况选择适用设计标准进行设计及选材。设备选材时应考虑材料标准的最大厚度(如球罐标准最大限制钢板厚度50mm，低温材料保证最低使用温度下冲击功的最大厚度等)，GBl50和JB4732标准对每个材料的牌号都有最大厚度限制，这

5、和钢厂及容器制造厂的制造能力有关。了解国内钢板厂或锻件厂的材料供货情况，对所要选择的材料，有目的组织有关钢厂开展技术交流和调研，对国内能生产的所需材料进行选择。如果国内没有满足设计工况的材料，应考虑技术性、经济性和进度，选择合适的设计标准和国外材料，同时需满足国内相对应材料的硫磷含量、作者简介：谭立平(1962一)，高级工程师，从事煤化工装置设计及设备管理工作，tanlipingl@126．corn。122化工机械2017焦化学成分及机械性能等要求。3煤化工关键压力容器的选材3．1中压高温压力容器的选材中压高温的压力容器有很多，如煤制氢装置的气化炉、净化装置的变换炉、间接液化装置中的费

6、托反应器、合成甲醇中的甲醇反应器等关键反应器，下面以气化炉为例介绍选材。气化炉根据工艺包的不同，分为壳牌气化炉、德士古气化炉和鲁奇气化炉。煤的气化是煤在高温下发生化学反应转变为煤气的过程，反应时设备内温度高达1000℃左右，在衬里或水冷壁的传热后，设备壳体金属壁温还有300℃左右，工作介质主要有氢气、氮气、一氧化碳和二氧化碳等，压力随工艺包有所不同。壳牌气化炉是气化单元的关键设备，其成本较高，没有备用炉。壳牌气化炉整体为h形状，分为反应段、气体冷却段和连接段，设备结构为冷壁炉，即炉壁的温度靠内部盘管里温度较低的水进行冷却。设计压力为5．2MPa，设计温度为350℃(金属壁温)，工作介质

7、为氢气、氮气、一氧化碳和二氧化碳等，其中氢气的含量为23％，氢分压为1．2MPa，属氢腐蚀环境，根据耐尔逊蓝线，壳体基层材料采用SA387Grl1C12，复层为镍基合金08825。考虑壳牌气化炉各种类型接管有300多个，故采用应力分析设计，此设备因由国外公司进行设计及制造，设计标准为ASMEVIIIDIV．2。如国内公司进行设计或制造，可采用设计标准JB4732-2005。德士古气化炉分为气化室和急冷室，气化室设计压力7．15MPa，设计温度4