制氢转化炉炉管寿命的影响因素及安全运行措施

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1、制氢转化炉炉管寿命的影响因素及安全运行措施刘欣娜宣辰光刘学军1．中国石油安全环保技术研究院2．中国石油大连石化分公司【摘要阐述了影响转化炉炉管寿命的诸多因素及解决办法，着重论述了温度对炉管的影响，探讨了炉管安全运行的应对措施和日常生产中的运行维护

2、I关键词】转化炉炉管；寿命；安全运行；措施制氢转化炉是石油化工生产中广泛使用的专用导致9根炉管爆破，车间紧急停工，给全厂生产带来设备，是以烃类、水蒸汽为原料，通过转化反应生产严重影响。氢气的反应式加热炉。由于其炉管内装有转化催化1．1操作温度剂，所以，转化炉炉管既具有反应器的特点，又具有在影响炉管

3、寿命的诸多因素中，最重要的是压力容器的特点。另外，转化炉作为制氢装置的核心操作温度。制氢转化炉炉管的设计寿命在设计条件设备，处于装置最苛刻的温度环境中，转化炉设备投(970。C；3．03MPa)下一般为1O0，O00h。据国外文献资约占制氢装置投资的50％，而炉管又占转化炉投统计，如果在比正常温度高l5。C条件下操作，炉管资的50％，造价昂贵。因此，炉管的选材、制造、运行寿命将降低50％；如果比正常温度高50。C，炉管寿命和维护管理都显得至关重要，本文将着重从炉管寿将降低90％；ll00℃～l200。C严重过热情况下，将命的影响因素和日常生

4、产中的运行维护两个方面，在很短时间内导致炉管故障。操作温度和压力对炉探讨制氢转化炉炉管的安全运行应对措施。管寿命的影响参见图。l1影响转化炉妒管寒命的主要因素影响转化炉炉管寿命的因素很多，有些还能在短期甚至瞬间造成炉管的破裂。转化炉在生产运行中，如果因为炉管超温形成不同程度的热带、红管、亮管而影响炉管寿命，不但影响转化催化剂使用寿命，严重时甚至导致炉管破损，造成重大设备损毁和火灾、爆炸事故。这些事故在国内制氢装置中屡见不鲜，例如：2009年l0月初，某制氢装置在开工过程注：横坐标代表炉管管壁温度，单位：℃；纵坐标代表炉管使用寿命，单位：年。

5、中，就因为瓦斯量瞬间加大造成炉膛温度急剧升高，图操作温度和压力对炉管寿命的影晌81．2炉管局部过热2转化炉炉管的，安全运行应对措施。一因为转化反应是强吸热反应，所以如果催化剂2．1减少开停工次数和降低升温降温速度发生架桥或失活，导致局部反应不充分，该处炉管温转化炉炉管长期使用后会变得越来越脆，经受度就会升高。炉管局部过热常会使炉管表面呈现“花不起频繁的、强烈的冷热冲击，因此使用寿命受开停斑”，这种情况一股发生在个别炉管，不是普遍现象。工次数的影响较大，而与转化炉操作运转的累计绝火嘴的不正常操作或者火嘴故障都可以引起火焰直对时间关系不大。因此

6、，操作员平时应该加强平稳操扑炉管，从而造成炉管局部高温。炉管局部过热的原作，力争减少开停工次数，尤其是尽可能减少紧急停因还可能是燃烧器的燃烧状况不好导致火焰直扑炉工的次数，因为紧急停工炉管将面临快速降温。还应管。在每次开停工时缓慢升、降温，这样才能有效降低温炉管局部过热会使其寿命大为缩短，例如：度波动，延长炉管使用寿命。某石化公司制氢装置的HK40合金铸管以轻油为转化原料，当管壁温度转化炉炉管，其使用寿命仅有4年，主要原因就是频900℃，压力为4．0MPa时的理论寿命约为10年，而繁的开停工导致炉管寿命大大缩短。在950℃时可使用5年，在l

7、050℃时，仅能使用约半2．2及时掌握炉管的变形年，在1350℃时，炉管的使用寿命只有几分钟。虽然在运行中严格监视管壁温度是很有必要1．3烟气中氧气含量不足的，但对于炉膛温度高达l000℃的转化炉，用管壁在烟气中氧气含量不足的情况下操作，不但容热电偶或光学高温计等方法测温误差都太大。国内易产生二次燃烧现象，引起火焰冲击炉管，而且烟气目前较简单的方法是在停工期间仔细测量炉管的变中的CO还会还原炉管表面致密的金属氧化层，这些形，由变形的大小估计管子的剩余寿命。对于一般的都会给炉管寿命带来不良影响。炉管测量管子的变形通常是测外径，对于离心铸造1．

8、4“热带”现象的影响的炉管因外圆周上各点的变形各异，不易测准，现在由于催化剂粉碎、失活、积碳或者火嘴故障等原较好的方法是测量炉管变形后的外圆周长，它比炉因导致该处不能发生正常的转化反应，使得此处的管直径的变化量大，又能反映炉管变形的平均值。测炉管管壁温度上升，炉管呈明显的亮红色，而引起炉量变形时，把变形最大的区段(即管壁温度最高的部管产生“热带”现象，也会对炉管寿命产生影响。位)选作主要测量点反复多次测量。将每根炉管的测1．5转化催化剂中毒量值与报废管的测定值相对照，就能推测出每根炉制氢原料中含有硫、氯、砷，来自电厂的除盐管的剩余寿命。水中

9、也容易含有氮，这些都是制氢转化催化剂的毒2．3降低管壁温度物。催化剂中毒往往从炉管上部开始，首先表现为炉管的管壁平均温度超过允许温度38℃，被上部床层和炉管壁温升高，而后导致整个