原料劣质化后气化炉长周期运行的对策 原料劣质化后气化炉长周期运行的对策

原料劣质化后气化炉长周期运行的对策

  • 期刊名字:大氮肥
  • 文件大小:623kb
  • 论文作者:覃震宇
  • 作者单位:镇海炼化股份有限公司
  • 更新时间:2020-07-13
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论文简介

2006年8月.大氛肥Aug. 2006第29卷第4期Large Scale Nitrogenous Fertilizer IndustryVol.29 No.4原料劣质化后气化炉长周期运行的对策覃震宇(镇海炼化股份有限公司浙江宁波315207 )摘要通过对气化炉 原料劣质化后产生的各种主要异常进行分析并在此基础上对相关的技术攻关与改造进行较为详细的阐述与总结同时也提出了目前仍存在的主要问题,以期作为气化炉下一步长周期运行设备管理的基础。关键词原料劣质化 气化炉运行对策中图分类号:TQ113.25文献标识码:B文章编号:1002-5782( 2006 )04-0223-041概述沉降的絮凝剂,聚丙烯酰胺随灰水返回激泠水系镇海炼化股份有限公司化工部合成氨装置设统,在高温( 265C )下发生分解,部分分解产物与计能力为年产合成氨300kt气化部分采用美国德难溶盐(硅、铝铝等盐类)-起在换热器、工艺管土古公司的专利技术,设计以胜利渣油为原料。道、设备内结垢。剥落的垢片泵送至激冷水环处,近年来随着原油和渣油价格的上涨,已无法承受造成φ13mm的激冷水环喷水口严重堵塞,水量加原料成本升高的压力企业由盈利变为亏损。不上去。为降低原料成本,选择将气化炉的原料调整2)从2002年8月至2004年底,德士古工艺为溶剂脱油沥青( DOA)增设了碳黑开路系统,并烧嘴累计更换34台次,平均只有50d/台。虽说于2002年8月投入运行,取得了显著的经济效有备用的气化炉可供倒炉之用,不至于造成生产益。但是DOA的性质与渣油的性质差别较大气的中断,但频繁的倒炉造成生产与检修成本大增、化条件更为苛刻在使用过程中出现了许多难题,操作风险加大。严重影响了气化炉和后系统的稳定运行。气化炉3)DOA的黏度远高于渣油为保证正常的输.以及以气化炉为龙头的整个油气化工段开停频送和在烧嘴口处的良好雾化,必须提高DOA的温繁。2004年一年时间,气化炉累计开停25台次,度。作为气化炉原料的给油泵其操作温度从设平均单炉运行时间不超过30d ,其中因气化炉本计的200C提高到260~300C,柱塞填料的寿命身原因停炉10台次,占总数的40%。从2002年将受到很大影响。DOA投用以来,-直在通过技术攻关逐步解决生4)由于DOA在260~ 300C下输送,而DOA产中的问题,为 装置长周期稳定运行打下了坚实中含硫约1.6% ~3.5% ,使装置的碳钢管道正处的物质基础并于2005年底双炉连续运行时间分于高温硫腐蚀的范围内,同时管道检验也查出了别达到321d和317d的最好纪录,同时保证了运管道弯头腐蚀减薄严重,为保证装置安全对这部行的经济技术指标处于-个较低水平。分管线进行了提高材质的更换。原系统设计中往中国煤化工殳置缓冲装置,脉冲的主要的问题YHCNMHG从2002年下半年起随着新建的碳黑开路系收稿日期2006-07-13。作者简介覃震宇男,1971 年生.1992 年毕业于北京化工学统的投用气化炉原料全面采用溶剂脱油沥青平院化工机械专业任职于镇海炼化股份有限公司化工部,-直从.稳生产了1个月后问题接踵而来:事合成氨装置的设备管理及改造。联系电话:0574-86444608 E-1)碳黑开路系统采用聚丙烯酰胺作为碳黑mail iqingzy0412@ 126. com。22大氛舰2006年第29 卷工艺物料对烧嘴和炉砖的寿命都有较大的影响。垢片的存放空间"。5)聚丙烯酰胺对系统结垢的影响不仅限于过滤器设置后使用效果非常好,阻住了绝大碳黑水系统在工艺气管道上也极易结垢进而造部分的大块垢片。成炉内压差高其结果是出气不畅、供水不畅、炉3.2提高给油泵柱塞填料的寿命壁温度高等。给油泵柱塞填料的泄漏-直是制约长周期运此外还有烧嘴烧损后对开路系统碳黑沉降效行的最大问题。-方面是填料对柱塞表面造成严果的不利影响等问题。重的磨损二是填料自身被磨损掉其结果都是造成介质泄漏以至停炉。为降低成本,曾经进行了3主要的技术改造填料的国产化尝试,但最终因为寿命问题未获成以上问题,-部分是使用DOA后才出现的,功。后来选用美国格尔公司CFO牌的编织四氟如碳黑水系统大量结垢的问题;大多数是原来就.乙烯成型填料,使用寿命有较大的提高,但GFO存在的在使用DOA后问题才突显出来。解决这的编织四氟乙烯成型填料对柱塞的表面镀层有--些问题是DOA原料改造成功的基础,也是今后气定的腐蚀性,而且不能使用于240C以上的环境。化炉乃至整个合成氨装置长周期生产的基础。最终改用美国Chesterton公司的477-1高碳纤3.1增设碳黑水过滤器维编织填料。该填料以其优良的自润滑性、独特当DOA使用1个月后激冷水环堵塞的问题的耐高温耐高压性能不仅填料本身可满足给油就开始出现。在线处理的手段用尽之后,被迫倒泵长周期运行的要求,同时对柱塞表面镀层基本炉,但停炉后的检修手段也非常有限激冷水环本没有损伤从2002年使用至今未发生1次泄漏。身并没有什么问题,如果不拆下或破坏激冷水环,3.3 工艺气管线的结垢处理被堵塞的φ13 mm的喷水孔又很难清理。工艺上2000年化肥试烧催化油浆,在气化炉炉温频尝试了降温后的在线爆破除垢法,取得了一定的频报警的同时,发现工艺气出口压差高。在随后效果,但持续时间不长。,的分析排查中,发现工艺气管线堵塞比较严重。在一时无法彻底解决生垢问题的情况下,最到2002年下半年装置正式使用DOA之后,工艺直接的手段就是增设过滤器。增设过滤器要考虑.气出口压差高的问题再次突现。对管线用内窥镜两方面的问题:检查,证实管内有大量的垢层存在。取样分析其1)要有足够的流通面积。过滤器孔径必须主要成分为Si、 Fe、Ni、Al、V、Ca等管内结垢约5小于φ12mn(激冷水环喷水孔的直径为中13mm),~8em基层明显有多年堆积的痕迹,但结合紧密流通面积一般按介质中被过滤物的含量选取,本质地坚硬表层相对疏松。系统垢片一直在生成其流通面积一般取管道流首先尝试了酸洗。用各种办法和多种药剂,通面积的10倍。洗了5d,口边的洗掉不少,但管内的酸洗效果很2)要便于交出清理。因此对于1台炉子必差。其次进行机械清洗,在不割管的情况下利用.须设置两组过滤器。高压清洗机进行清垢直管部分清洗效果非常好,在直径150mm的管道上增设压力9.4MPa ,过了弯头之后就很难控制了弯头后的渣垢也无温度260C的过滤器,成本大( 1台气化炉投资约法带出。要解决这一问题,只有对管线进行切割,15万元),占地多操作风险大;过滤器本身还是减少每一段的弯头数量。本着少割口的原则,对压力容器增加了管理难度。管线割了两刀,使每段管线弯头不多于3个再进最终选择在碳黑洗涤塔(急冷水泵的进口)内行机械清洗终于取得非常满意的效果。的出口管上设置过滤器解决了一系列问题:①塔中国煤化工由于DOA中AI、V、Ca内空间大,可以把过滤器做得足够大解决了流通MYHCNMH G常大,在管道内结垢。面积问题;②过滤器为塔内件,可以不考虑承压问通过比对研究和摸索,发 现在文丘里缩口处及气题;③过滤器设置在塔内进气的导气筒边沿在碳化炉出口工艺气管线.上通入冲洗水,能很好地抑黑水内翻腾的气流对过滤器表面有冲洗的功能,制结垢。与增设碳黑水进口过滤器一起,两项在解决了过滤器自清洗的问题,同时方便地解决了线技术的实施大大地延长了气化炉运行周期,并第4期覃震宇.原料劣质化后气化炉长周期运行的对策.225且已申请了专利。.1)烧嘴环隙的调整。烧嘴头部的结构如图3.4提高德士古工艺烧嘴的使用寿命1关键的控制参数见表1。德士古工艺烧嘴属德士古气化炉系统运行工况最为苛刻的设备,从1999年9月德士古工艺烧嘴爆管事故之后,对该烧嘴进行了更为严格的管理,健全了烧嘴及主要受火部件使用与检修档案,规定了烧嘴的主要受火部件(内外喷嘴、盘管)的使用时间不得超过12000h,对主要受火部件的检at0修与使用实行了严格的四级审批制度。网D根据实际使用情况对烧嘴进行了一些改造:图1德士古工艺烧 嘴头部结构表1烧嘴头部结构的关键控制参数1m吨氨生产内外喷头项目D)2SEL能力/d同轴度OS5-38型70027.2+ 0.2542.77+0.38 .2.34土1.277.03 +0.381.016土0.38.-OS5-38型调整65027.2土0.2542.8+0.382.34+1.276.5+0.381.02土0.38≤0.12OS5-41A 型50023.0+0.250土1.276.3土0.384.0+0.382)外冷却室的改变。原始的烧嘴外冷却室Si、Al含量高,使烧嘴环隙堵塞严重,反应高温区为半圆形俗称圆头烧嘴),如图2右半结构,使用上移烧嘴回水温度超高到60°C(正常在50C以中出的问题较多后改为如图2左半结构的梯形下)继而多台烧嘴烧损烧穿,与以往烧穿烧损部冷却室(俗称平头烧嘴)。①增加了外冷却室截面位基本相同都在外喷嘴圆弧弧顶附近,如图3。积冷却室截面积从192.8mm2扩大到361.8mm2,从烧嘴实物来看,该部位刚好处于冷却室和提高了冷却效果;②将焊缝从直接的受火面移至第一圈内盘管之间缺少保护外表面无法得到很侧面避免了焊缝处容易开裂的问题;③增加了烧好的冷却,从而形成了一个薄弱地带。为保护烧嘴颈部的尺寸厚度(图2中圆圈所示范围) ,而这嘴在烧嘴外管与盘管间填充以刚玉砂浇注料,并- -区域是冷却和保护效果最差的部位,历史上烧保证外径略小于炉口砖内径,对浇注料进行充分穿的烧嘴基本上都是在这-部位。养护与干燥,以提高强度。这样,-方面保护了盘中140mm管另一方面最大限度地减少了盘管与炉口砖的φ1 19mm间隙从而减少了高温气流反窜的量。从目前运行情况看,回水温度普遍下降4~6C,说明烧嘴受热量减少了;同时刚玉砂浇注料保护层在最长! R43m、N使用11个月后还相当完整再未发生过外喷嘴圆410mm-6.5mm弧弧顶烧损的情况。5hmm--5mR4mm3.5气化炉进料系统的稳定控制原设计碳钢管道正处于高温硫腐蚀范围,为平头42.7m2圆头S= 361.8mm2S= 192.8mm2确保装置的安全运行将这批管线更换为15CrMo图2两种烧嘴结构对照材质的管线,同时对出口缓冲装置进行设计。在调查了国内数家高压往复泵的使用情况后,没有找到合适的用干往复泵的缓冲装置,主 要是无法中国煤化工设计单位尝试性地设儿烧穿部位i+|YHCNMHG形罐作为缓冲罐。投用伊始,由于该罐内排气不完全-时曾起到了较好的缓冲效果。但随着罐内残留气的耗尽,往复图3烧嘴 烧损烧穿部位示意泵的脉冲性表现得更为明显,在工艺烧嘴头部有3)外喷头的保护。2003 年底由于DOA中着非常明显的啸叫声和振动,比缓冲罐安装之前226大氛肥2006年第29 卷还要剧烈。这种状况长此以往,对炉砖和烧嘴的弧以减小应力集中。损坏是显而易见的。对管线加支撑只是减少了管旧烧嘴缺陷的确认也有一定难度:1台曾经线的振动物料对炉内的冲击根本得不到减轻。泄漏的烧嘴打压到22.0MPa还看不出漏点;1台为解决往复泵的脉冲对气化炉进料系统的影肉眼就可以看出有12mm长裂纹的烧嘴打压到响另一个手段是通过改变物料的流动性质来减15. 0MPa时不漏,到19.0MPa 才开始渗漏,而该轻振动,但这种方法以前从未试过,而且对于气化烧嘴在使用时确认泄漏量非常大。这都是在热态炉这种高温高压的介质更是没有先例。逐步关小下泄漏明显冷态下泄漏非常不明显的例子。原料油入炉阀( DN65的手动闸阀)并保持入炉流烧嘴质量量化确认是今后必须解决的问题。量不变,当关小到外露的阀杆还有6~7扣时,炉4.2烧嘴外喷头端面的烧损头的脉冲和振动基本全部消失。这个端面无法进行保护是目前裸露在火焰对未安装缓冲罐的气化炉,也进行同样的操中的唯-金属部件,也是出现问题较多的部位。作效果就不明显了。较好的解决方法是提高外喷头的材质等级,目前应该说通过增设出口球罐和关小入炉阀的方的设想是制作Co50材质的外喷头使用寿命应该法,成功地解决了给油泵出口脉冲振动的问题,为.能有所提高。.烧嘴和炉砖的长周期运行创造了条件。4.3内喷嘴 的烧损从2001年试烧催化油浆开始发现,当气化炉4目前存在的问题在55%左右低负荷下运行一段时间烧嘴的内喷经过这一系列的改造,气化炉及以气化炉为嘴很容易被烧损,最严重时内喷头端部可以被烧龙头的油气化系统基本实现了稳定运行。目前系损达10mm左右。统存在的问题还在于工艺烧嘴方面。在对烧嘴盘4.4烧嘴冷却水软管管实行浇注料保护之后烧嘴最长的运行时间达从2002年3#气化炉烧嘴冷却水软管爆裂以到了321d。烧嘴故障的表现主要有:盘管与冷却来烧嘴的本质安全一直无法解决。烧嘴除冷却.室角焊缝质量问题烧嘴外喷头端面烧损问题;内水系统是中压的之外其余部件都是耐高压的所喷头烧损问题。以关于烧嘴的安全、质量问题都是围绕盘管和外4.1烧嘴的修复、检验及确认喷头冷却室来进行的所有的安全系数都是建立由于烧嘴头部的结构不规则、配管紧密对烧在这两部件质量的基础.上的。嘴各焊缝的检验手段就非常有限,- -般只有着色与压力试验这两种方法对深层次的缺陷都无法5结束语检验所以烧嘴各焊缝的质量似乎只能凭焊工的以气化炉为龙头的油气化系统是整个合成氨经验与水平来决定。计划重新设计烧嘴外喷头的生产的源头经过近4a的改造,不但成功地解决焊接结构:①让焊缝避开向火面;②设计可以保证了原料劣质化所带来的一系列不利影响,更创造单面全焊透的焊缝结构;③增大直角处的过渡圆了油气化连续生产的新纪录。MEASURES FOR LONG TERM OPERATION OFGASIFIER A FTER FEED DETERIORATEDQin Zhenyu( Zhenhai Refining & Chemical Co. ,Ltc中国煤化工)7)AbstractThis article summaries in detail relatiYHCNMH Gd on analysis of vari-ous main abnormals of gasifier caused by feed deterioration mean while presents the existing mainproblems to be provided as the basis of equipment management for long term operation of gasifier .Key words :feed deterioration gasifier Texaco process burner nozzle long term operation ,tech-nical revamp

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