煤化工變換裝置的設(shè)備及管道選材要點(diǎn)

王瑞盛（中海油鄂爾多斯能源化工有限責(zé)任公司,內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 01700）

煤化工變換裝置的設(shè)備及管道選材要點(diǎn)

王瑞盛（中海油鄂爾多斯能源化工有限責(zé)任公司,內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 01700）

在我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程不斷加快的時(shí)代背景之下，化工行業(yè)也得到了迅猛的發(fā)展，為我國(guó)的工業(yè)發(fā)展提供了充足的條件。本文首先對(duì)變換裝置進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，進(jìn)而分別就腐蝕作用以及工藝流程下煤化工轉(zhuǎn)變裝置與管道的選擇要點(diǎn)加以說明，以期能夠?yàn)闃I(yè)界同行相關(guān)工作的開展給以一定的參考。

變換裝置；設(shè)備及管道；腐蝕作用；工藝流程

1 煤化工變換裝置概述

變換裝置的設(shè)備大體由變換爐、水分離器、洗氨塔、廢熱鍋爐以及冷凝液回收系統(tǒng)與給水系統(tǒng)所組成，而其相應(yīng)的作用分別為調(diào)節(jié)碳?xì)浔壤?、熱量回收利用、冷凝液回收。在反?yīng)過程中主要是借助將一氧化碳與水汽在催化作用下生成氫氣與二氧化碳的反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)碳?xì)浔壤暮侠砼渲茫诜磻?yīng)過程中還會(huì)釋放出大量的熱能，這就給煤化工變換裝置帶來了較高的負(fù)荷。另外，就煤本身而言，首先它具有較高的可變性，其中含有大量的硫元素、水分等等，其次由于現(xiàn)今化工產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷升級(jí)，煤的反應(yīng)量也逐漸增加，再加上我國(guó)現(xiàn)今所實(shí)行的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，所以在對(duì)相應(yīng)設(shè)備與管道材料進(jìn)行選擇的過程中，必須要嚴(yán)加分析檢測(cè)。就變換裝置所包括的各類設(shè)備及其管道來說，其工作環(huán)境基本上都處于高溫臨氫的狀態(tài)，因此選用適宜的材料能夠在很大程度上為變換裝置工作的穩(wěn)定性給以保障。另外，在實(shí)際操作環(huán)節(jié)中，由于化工反應(yīng)對(duì)溫度、壓強(qiáng)的作用較為敏感，所以需要涉及到較多的操作過程，因此所選用的設(shè)備還需要具備較強(qiáng)的可控性能，以此來保證整個(gè)操作流程的穩(wěn)定。

2 腐蝕作用對(duì)煤化工變換設(shè)備及其管道選材的影響分析

由于煤中含有較高比例的硫元素，因此很容易對(duì)各類反應(yīng)裝置與管道產(chǎn)生腐蝕，所以必須要在充分考慮腐蝕作用的基礎(chǔ)之上，才能夠進(jìn)一步完成對(duì)化工設(shè)備及管道的選擇。首先，由于各類煤的物質(zhì)含量以及預(yù)選處理的方式不同，所以參與反應(yīng)的煤中所含硫的摩爾濃度是不一樣的，另外在實(shí)際反應(yīng)的階段中，由于水分、各類氣體的作用，所產(chǎn)生的硫化腐蝕情況是不同且難以預(yù)估的，所以在選材的過程中必須要對(duì)這一點(diǎn)加以充分考慮。其次，煤炭中不光只有硫這一種腐蝕物質(zhì)，還有例如有機(jī)物、酚類等腐蝕物，伴隨著我國(guó)現(xiàn)今化工行業(yè)的不斷發(fā)展，煤化工變換的規(guī)模也不斷擴(kuò)大，所以相應(yīng)設(shè)備與管道所需要承受的荷載也不斷增加。除此之外，目前還并沒有對(duì)煤化工產(chǎn)業(yè)所使用的煤炭種類給出明確的規(guī)定，所以反應(yīng)過程中的原材料性能很難得以保障，這也是腐蝕作用的一大來源。

3 工藝流程對(duì)煤化工變換設(shè)備及其管道選材的影響分析

變換裝置是煤化工企業(yè)完成其工藝流程的重要保障，從另一個(gè)角度來看，工藝流程無疑能夠?qū)ψ儞Q裝置的設(shè)備以及管道的性能產(chǎn)生直接的作用。比如，為響應(yīng)我國(guó)低碳節(jié)能的目標(biāo)，在對(duì)水資源與熱能進(jìn)行回收利用的過程中，就涉及到了相應(yīng)的廢熱鍋爐與冷凝液回收系統(tǒng)等，但是在該過程中由于回收利用物質(zhì)存在對(duì)設(shè)備與管道有害的物質(zhì)，同時(shí)其運(yùn)行的環(huán)境也較為極端，如果選材不當(dāng)就容易對(duì)該類設(shè)備與對(duì)應(yīng)的管道產(chǎn)生不良的影響。就拿冷凝液來說，由于其中包含了極大數(shù)目的硫化產(chǎn)物、酚類物質(zhì)以及焦油等等對(duì)設(shè)備與管道有害的物質(zhì)，因此在材料的選擇過程中必須要確保其具有較強(qiáng)的耐腐蝕與耐高溫能力，在設(shè)計(jì)的時(shí)候還必須確保其具有較高的密封性能，以此來防止由于該類有害物質(zhì)的泄露對(duì)目的產(chǎn)物生產(chǎn)以及生態(tài)環(huán)境保護(hù)的不良作用。而就煤化工藝來說，雖然在設(shè)計(jì)時(shí)將其密封，但是由于材料在受到不良作用的情況下很容易出現(xiàn)老化、腐蝕的現(xiàn)象，因此必須及時(shí)進(jìn)行更換，這就需要在盡可能提升材料性能的同時(shí)，提高相應(yīng)設(shè)備管道的可拆卸能力。而材料性能主要不光是指其化學(xué)穩(wěn)定性，同時(shí)還必須具備較高的強(qiáng)度，其衰減周期也應(yīng)該盡可能長(zhǎng)。另外，再加上煤化工變換過程中的聯(lián)動(dòng)性，所以在生產(chǎn)規(guī)模較大的情況下，其對(duì)應(yīng)的工藝流程也就更為復(fù)雜，這無疑也就給相應(yīng)的變換設(shè)備與管道帶來了更大的負(fù)擔(dān)。

4 煤化工變換設(shè)備及其管道選材分析

針對(duì)腐蝕作用，在煤化工變換裝置設(shè)備及其管道選材的過程中可以遵循如下原則：首先可以對(duì)煤炭的物質(zhì)成分進(jìn)行初步分析，根據(jù)原材料中的腐蝕機(jī)理合理加入一些具有抑制效果的化學(xué)試劑，以此來緩解變換裝置設(shè)備與管道所需要承受的腐蝕作用。另外還應(yīng)該有效改變其密封方式，提升其密封材料更換的容易性。其次，就其根本來看，可以合理選用一些具有較強(qiáng)防腐性能的材料，例如添加內(nèi)襯或是直接使用不銹鋼材料等等方式，從根本上解決其腐蝕作用。另外，還可以借助一些物理工藝對(duì)現(xiàn)有的設(shè)備與管道材料加以強(qiáng)化。針對(duì)高溫情況，一方面可以通過對(duì)溫度的調(diào)節(jié)來降低硫類物質(zhì)的腐蝕性，另一方面還可以選用耐高溫耐腐蝕的材料。但是就其工藝流程來看，如果只是簡(jiǎn)單的使用耐高溫、耐腐蝕的不銹鋼材料的話，由于焊接過程會(huì)使氯離子的腐蝕方向難以估計(jì)，將會(huì)增加在修繕維護(hù)上的投資。針對(duì)這一現(xiàn)實(shí)問題，筆者在參考相應(yīng)資料的基礎(chǔ)之上，得出在設(shè)備與管道設(shè)計(jì)是應(yīng)該合理選用鉻鉬鋼、碳素鋼等材料盡可能的增加設(shè)備以及管道的腐蝕余量。同時(shí)還應(yīng)該通過對(duì)煤化工轉(zhuǎn)變流程的特點(diǎn)、溫度、與介質(zhì)組分的綜合分析來進(jìn)行選材。

[1]羅佐縣.煤化工:新型發(fā)展道路的重要探索[J].中國(guó)石化.2012(01).

[2]任軍平,吳艷波,周永松.耐硫變換裝置工藝流程選擇與改造[J].大氮肥.2011(03).

[3]金文淵.變換爐進(jìn)氣加熱器殼程出口三通腐蝕原因分析及改造對(duì)策[J].大氮肥.2016(03).

[4]林明麗.煤化工變換裝置的設(shè)備及管道選材之探討[J].化工管理.2015(17).

[5]宋文軒.再論大型煤化工裝置壓力容器選材、設(shè)計(jì)和制造[J].化工設(shè)備與管道.2012(02).