合成气变换炉的选材和应用

《合成气变换炉的选材和应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第4o卷第6期化工机械825合成气变换炉的选材和应用谭立平(中国神华煤制油化工有限公司北京工程分公司)摘要在煤化工工厂。变换装置是制取氢气气化工段后续工段，对最终制取氢气起到重要的作用，而变换炉是变换装置中最重要的设备之一，其选材受到多种工艺工况的制约，其选材的好坏，直接影响到装置的长周期运行。关键词合成气变换炉复合板氢气硫化氢中图分类号TQ054．7文献标识码B文章编号0254-6094(2013)06-0825-04在煤化工工厂，变换装置是制取氢气气化工2变换炉选材分析段的后续工段，而变换炉是变换装置中最重要的变换炉是C

2、O变换装置的关键设备。变换气设备之一，由于变换工艺介质多、工况复杂，多为中的CO和HO(气态)在催化剂的作用下转化为高温、中压工况，因此变换炉选材受到多种因素的CO：和H。由表1可知，选择制造变换炉的材料制约，采用何种材料制造变换炉，需要从强度、腐需要既能抗H腐蚀，又能抗高温Hs腐蚀。蚀、经济性及长周期运行等方面综合考虑。2．1抗氢材料选择1变换炉参数高温临氢压力容器的壳体材料应根据容器的第一变换炉按热壁炉设计，炉内装进口催化设计温度(已考虑28℃的裕量)和设计氢分压在剂，反应床为绝热、轴向催化剂装填的结构形式，Nelson

3、曲线中选取，并遵照HG20581《钢制化工内装约50m。催化剂。催化剂由型钢梁上的栅板容器材料选用规定》6．7．3节的规定。第一变换支撑，气体进口设置气体分布器，催化剂床反应温炉的设计压力3．9MPa，炉内的设计温度485℃，度由床层内的热电偶测量。第一变换炉的工艺参根据炉内氢气的组成计算出氢气的分压为数为：1．287MPa。利用Nelson曲线分析，设备处于临氢基层材料SA387Grl1C12状态，壳体需采用抗氢腐蚀材料。目前在中压范复层材料0Crl8Nil1Nb(TP347)围内临氢设备采用的抗氢钢主要有：1Cr-0．5

4、Mo，设备净重62t1．25Cr．()．5Mo和2．25Cr．1Mo。设备容积83．5m根据氢分压和设计温度，查Nelson曲线，得几何尺寸3600ram×9700ram知1Cr-0．5Mo钢在此工况下虽然不会产生氢腐设计压力3．9MPa蚀，但会产生表面脱碳现象，材料的强度不能保设计温度485℃证，且采用Nelson曲线有11度左右的误差，所以炉内工艺介质组成成分见表1。1Cr-0．5Mo钢不能选为此工况下的设备用材。查GB150表4—1发现1．25Cr-O．5Mo(国产代表1变换炉内工艺介质组成％表钢种14CrlMoR)在

5、各个高温阶段材料的高温屈服强度低于SA387Grl1C12。另外，据调查14CrlMoR用于国内该工况变换炉的实例不多，国内目前没有相应的材料标准(GB6654没列入，}谭立平，男，1962年12月生，工程师。北京市，100011。826化工机械2013GB713—2008列入)，GB150也只将14CrlMoR列是钢板成分控制要求；控制焊接时回火脆性敏感入附录A中，国内舞阳钢厂、武汉钢厂和重庆钢性；需作步冷试验。故SA387Gr22C12不是变换炉厂处于试生产阶段，故不宜作为在此工况下的最材料的最佳选择。佳材料。采用1．2

6、5Cr-0．5Mo的国外牌号材料GB150没将2．25Cr一1Mo的国内材料SA387Gr11C12，查Nelson曲线，该材料满足设计12Cr2MolR列入其中。SA387Gr22C12属于工艺参数要求，查ASME标准一材料性能D篇表2．25Cr一1Mo钢种系列国外牌号，此钢种价格较1，SA387Grl1C12在各高温阶段许用应力材料较贵，且因材料强度高，含铬量达2％以上，在370～为稳定，且此材料国内用于变换反应器和气化炉590℃回火的过程中容易产生回火脆性，材料订货的实例较多，如神华宁煤和包头煤制烯烃的煤制时不能完全按

7、ASMEII的SA387标准正文去订氢变换炉所用材料均为SA387Grl1C12，其化学成货。为了控制回火脆性，必须增加一些附加要求：分和力学性能分别见表2、3_】J。表2SA387Grl1C12的化学成分％表3SA387Gr11C12的力学性能析决定设备壳体材料采用不锈钢复合板。复合层不锈钢和基层铬钼钢采用爆炸复合(锯齿连接)。设备复层采用奥氏体不锈钢较合适，由于奥氏体不锈钢塑性及韧性好，和异种钢焊接不会产生裂纹。为了保证复层钢材一定的高温强度，复合层2．2铬钼抗氢钢抗氢的理论基础奥氏体不锈钢含碳量应不小于0．04％，故复

8、层选因为氢原子在高温状态下有渗透性，钢中的择TP347(0Crl8Nil1Nb)奥氏体不锈钢，基层采用碳与渗入钢中的氢原子生成甲烷，使其强度和韧SA387Grl1C12。性明显降低，反应进行的过程降低了该区域的3焊接材料的选择和焊接方法碳浓度，局部区域甲烷量不断增多，形成阻力使该设备因直径