德士古气化炉工艺烧嘴损坏原因分析
2006年第4期REFININGANDCHEMICALINDUSTRY37
德士古气化炉工艺烧嘴损坏原因分析
王
利
君
(大庆石化分公司化工二厂,黑龙江大庆163714)
摘要:文中对德士古气化炉工艺烧嘴的损坏原因从原料、工艺、设备制造及维修几个方面进行了分析,提出了避免气化炉工艺烧嘴损坏的措施,对德士古工艺烧嘴的安全稳定运行具有现实的指导意义。
关键词:工艺烧嘴;钴基合金;高温合金;压差;残碳中图分类号:TQ054
文献标识码:B
文章编号:1671-4962(2006)04-0037-
02
大庆石化分公司化工二厂造气装置采用德士古专利技术,利用重油不完全氧化法生产合成气。其原理是将重油、蒸汽、氧气按一定的比例混合,通过气化炉顶的特殊设备—工艺烧嘴喷入高温气化炉内进行快速不完全氧化发应,生产由H2和工艺烧嘴是造气流程中的关键CO组成的合成气。
部件,是德士古专利的重要组成部分。1986年开工时,直接由国外引进3台,位号分别为1401A/
PDR4133值为0.8MPa,高于正常压差值0.7MPa,
至8月12日压差PDR4133从0.8MPa上涨到
1.15MPa,并且呈上涨趋势见图3。
1401B/1401C。1987年又委托哈尔滨滨江电器厂测绘并仿制了4台。现共有工艺烧嘴1401A/B/C/D/E/F/H7台。1烧嘴结构
烧嘴头内芯见图1;重油及蒸汽通道见图2。
图3PDR4133趋势
出现不正常的现象为:(1)3202重油泵出口压力升高,从原来的3.8MPa,升高到4.3MPa。(2)入炉蒸汽量逐渐不足。(3)从7月初发现压差高开始,至8月12日检修前,压差变化有反复增高的趋势。当入炉压差高到一定程度时,突然下降至
0.8MPa,随后又出现逐渐升高趋势,如此反复共3
次。
当时运行的工艺烧嘴位号为1401E,怀疑是工艺烧嘴的问题。8月12日,停车检修,吊出烧嘴发现烧嘴头部严重损坏,烧嘴内芯头端部钴基合金
图1烧嘴头内芯
图2重油及蒸汽通道
已烧掉,套管内部结碳严重(见图4,5)。
内芯头端部堆焊Stellite6钴基合金;内芯头体部材质为Inconel600镍基合金;内芯杆材质
2520合金。
工艺烧嘴的重油及蒸汽环形通道的间隙为
8.5mm,经过缩径段变径之后间隙缩小,至烧嘴头
处间隙为(4.3±0.25)mm。
2烧嘴的损坏
2005年6月29日,造气炉—碳洗塔间压差
图4烧嘴内芯端部烧损情况
38REFININGANDCHEMICALINDUSTRY第17卷
越严重,而且当超过一定温度时,结垢速度加快。
(3)渣油流量对结垢的影响:渣油流量越小,在积垢管道内经历高温的时间越长,结垢越严重。车间曾多次经历来重油流量不足的现象,这很容易引起烧嘴的结垢。
(4)杂质的影响:重油中的灰分、金属含量、残碳、水分等的指标以及密度、粘度等如果不符合相
图5重油与蒸汽通道结碳情况
关的设计要求都会引起烧嘴内部堵塞现象的发生。车间曾对金属含量进行了监测,金属中的铁、钠、钙、镍等会与重油中的聚合物等发生氧化反应形成高熔点的氧化物析出粘结在烧嘴内壁上,从而堵塞烧嘴通道。在对金属含量的分析中,发现重油中的金属含量都很少,原料重油中的金属含量不会对烧嘴的运行产生影响[1]。
(5)蒸汽流量的影响:气化反应中蒸汽的作用是非常重要的,加入蒸汽会大大降低原料油的粘度,雾化原料油,使气化反应完全。适当加入蒸汽可增加火焰长度,使黑区增长,热点下移,降低烧嘴的温度,保护烧嘴。当蒸汽流量减小时,就会因蒸汽量的减小造成烧嘴头部的损坏。
3烧嘴损坏原因分析
3.1烧嘴头堵塞
如果入炉重油中的碳黑或其它杂质含量多,过多的碳黑颗粒和杂质不但影响重油的雾化效果,而且有可能粘结在环形通道内壁上,尤其在变径处和烧嘴头处容易产生这样的粘结现象,造成进料阻力增大,从而导致PDR4133压差增高。根据当时的运行情况看,PDR4133压差高,重油入炉压力高,蒸汽流量低,正是烧嘴重油及蒸汽环形通道堵塞所导致的现象。当烧嘴重油及蒸汽环形堵塞后,蒸汽流量减小,导致入烧嘴的渣油体积减少,出烧嘴的渣油流速降低,火焰黑区缩短,燃烧区上移,烧嘴局部温度过高,长时间会导致烧嘴的损坏。烧嘴端部温度逐渐升高所带来的负面连锁效应便是套管内部结碳聚合的加速,于是入炉压差逐渐升高,当高到一定值时,结碳聚合处承受不住高压的冲击,逐渐破裂冲出烧嘴,使压差有些好转,但随着结碳的增多和烧嘴变形的加剧,又重复进行上述的破裂,这样恶性循环导致烧嘴损坏速度不断增加,从而使端部的高温合金严重损坏。
3.3烧嘴质量问题
将损坏的烧嘴内芯取出进行光谱分析,未发现异常。
造气炉烧嘴从装置开工至现在运行情况见下表1。
表1烧嘴运行情况
项
总运行时间/月修理次数/次损坏情况
目
内容
烧嘴最长运行周期/月
3.2引起烧嘴头堵塞的原因
(1)重油质量:现使用的原料重油来自炼油厂
的减压渣油,该渣油是各种复杂的烃类化合物的混合物,其中含有很多环芳烃、过渡金属及非烃类化合物等,所以其性质是各组分性质的综合表现。渣油高温结垢原因十分复杂,与渣油化学组成、经受的加工温度及管内的流量等因素有关。有机物积垢主要为渣油在高温下形成的聚合物或缩聚物。聚合物是由渣油中烃类溶解的微量氧引发的,发生氧化链反应生成的,渣油中的金属离子又能加速链增长,反应生成的聚合物粘在一起,沉积在金属表面上形成积垢。
(2)温度对结垢的影响:渣油高温下结垢行为可以看作是一个复杂的连串反应,温度越高结垢
9
306
内芯炸胀1次;环隙变形5次;
烧嘴头烧掉1次(本次)
从表1可以看出,从1986年烧嘴投用至今,7次损坏情况都是烧嘴头部变形或烧损。而修复时,对烧嘴头部钴基、镍基合金进行整体更换的次数非常有限,大多是在原有基础上进行修复,返修多次就会造成头部高温合金渗铁、渗碳等缺陷的存在,而且补焊后在热影响区会发生再结晶的现象,使合金个别部位晶粒不均匀,从而导致烧嘴内芯头部合金的热稳定性能和热强性能下降,即在高温下抗氧化、抗气体腐蚀、抗塑性变形、抗断裂的能力下降,一旦发生过烧现象,就很容易发生烧卷、
缺口甚至烧损现象。
39
压缩机缸头螺栓断裂原因分析及解决方法
王树术1,刘春艳2
(1.大庆石化分公司乙烯指挥部,黑龙江大庆163714;2.大庆石化工程有限公司,黑龙江大庆163714)
摘要:文中介绍了加氢裂化装置机组概况,通过二级缸断裂螺栓计算,得出断裂螺栓应力幅安全系数小于安全值,分析出了螺栓断裂原因,计算更换后的螺栓应力幅安全系数大于安全值,断裂没有再发生。
关键词:压缩机;螺栓;断裂;应力幅;安全系数中图分类号:TH45
文献标识码:B
文章编号:1671-4962(2006)04-0039-03
大庆石化分公司炼油厂1.2Mt/a加氢裂化装置共有4台新氢压缩机K-3101A/B/C/D,在2005年2月14日新氢压缩机K-3101B二级缸头螺栓断裂4根,2005年10月29日新氢压缩机K-3101B二级缸头螺栓再次断裂4根,
新氢压缩机K3101/B二级缸生产厂家给出操作压力为8.9MPa,温度为120℃;二级缸螺栓断裂之前,操作压力为9.6MPa,温度为110℃;安全阀定压值为10.6MPa。由于三级缸卸荷器问题,为保证系统压力,致使二级缸压力偏高。
1机组概述
机组技术参数见表1。
2螺栓断裂原因分析
2.1螺栓断裂时操作参数3.4工艺操作原因
由于装置开、停工及负荷的改变,在调整的过程中,使入炉的氧油比发生变化,当氧油比变大原料油与蒸汽混合形成的时,炉温瞬间急剧增加。
两相流与氧气一起离开烧嘴,并于适当处达到充分混合,剧烈发应,释放出大量的热,火焰中心温度可达到1600~由于瞬间过氧,火焰温1700℃。度会更高,这样势必会造成烧嘴的温度增高,直接影响烧嘴的使用寿命[2]。
另外由于原料重油流量的波动,碳回收的波动,造成重油质量问题,也将直接影响到烧嘴的正常运行。
2.2螺栓断裂原因分析
2.2.1工艺分析新氢通过PSA系统提纯后纯度为99.99%,不可能带液,另外压缩机二级入口、出
口分液罐液位从无报警,经仪表校验报警无问题。量不采用补焊、打磨修复的方法,要重新堆焊整个烧嘴内芯头部。
(2)在4方面加强工艺控制:①在调整负荷时,严格控制氧油比,并适当加大入炉的蒸汽量,这有利于提高烧嘴的寿命。②定期监测重油成分的变化,当碳回收系统波动时,减少碳回收系统返回气化炉的含碳重油量,当碳回收操作正常后,逐渐恢复返回量,并做好这一部分的重油成分监测。
③对外来的原料重油进行监控,一旦外来重油流
量波动时,要及时调整入炉氧气量,防止系统过氧,造成烧嘴的损坏。④监控好炉温,定期对造气炉发生器同一环度的各点温度进行对比分析,及时掌握烧嘴火焰是否存在偏喷现象。
参考文献:
[1]大庆石化分公司化工二厂.丁辛醇装置工艺技术规程[M].2005:10-20.
[2]大庆石化分公司化工二厂.丁辛醇装置技术资料汇编[S].2005:40-44.收稿日期:2006-10-20
作者简介:王利君,男,工程师,1982年参加工作后一直从事生产技术的管理工作。
4结束语
为确保气化炉工艺烧嘴良好的工况需注意2个问题。
(1)在4方面加强设备维修质量控制:①维修方必须提供堆焊焊丝的材质证明书。②维修方必须提供合金堆焊后的射线探伤检验报告。③维修方必须提供检修后的打压试漏方面的证明材料。
④对于已修复3次以上的合金部分,在检修时,尽
59
Abstract:TheprocessofusingsolidperoxideforproducingspecialPPresinZ50Sisdescribed.Thestableproductionisensured
(10min),ashcon-throughcontrollingperoxideinjectionquantitytocontrolMFRoftheproduct.Z50S'sMFRiscontrolledto22 ̄28g/
tentto<0.03%,tensileyieldstrengthto>28MPa,andyellownessindextestvalueto<4.WhentheproductwasusedfortestinJiang-
suLingdaChemicalsCo.Ltd.,it'sprocessabilitywasstabile,it'sfiberarticleshadagoodmechanicalproperty,andhavemettheFZ/T54001-91qualitystandard.
Keywords:PP;fibergrade;resin;production;Z50S
Performanceandapplicationof
metallocenecatalyzedproducts/2006,17(4):29-31
PangHongwei
(DaqingPetrochemicalCompanyPlasticsPlant,Daqing163714,China)
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Applicationofethylbenzenedehydrogenationcatalystinstyreneplant/2006,17(4):32-33
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Abstract:ThestyreneofDaqingPetrochemicalComplexChemicalPlantusestheimportedAmericanBadgerProcess,hasbeencon-tinuouslyrunningfor10yearssincestartup,andhassuccessivelyused5batchesofethylbenzenedehydrogenationcatalyst.Throughtheanalysisontheoperationdataofeachbatchofcatalyst,theexperienceonapplicationofethylbezenedehydrogenationcatalystissummarized,whichcanbetakenaslessonandguidanceforthesimilarplants.Keywords:ethylbenzene;catalyst;conversionrate;selectivity;water-oilratio
Calculationandmachiningofnewtypenon-circulargears/2006,17(4):34-36
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(DaqingPetrochemicalComplexInstrumentInstallationCompany,Daqing163714,China)
Abstract:Ateachingmodelforthedesigningandmachiningofnon-circulargearsisestablished.Themethodsandwaysfordesigningandmachiningthisnewtypenon-circulargearsarefoundfromtheangelsofboththetheoryandthepractice,thedesignspecificationandapplicationrequirementsaremet,andtheproductionrequirementsareachieved.Themodelhasawideapplicationvalue,andcanbeusedintheactualgearmachining,thusthedifficultproblemsinmachiningthenon-circulargearshavebeensolved.Keywords:newtypenon-circulargear;designing;machining
Analysisofcausesfordamageof
texacogasiferprocessburners/2006,17(4):37-38
WangLijun
(DaqingPetrochemicalCompanyNo.2ChemicalPlant,Daqing163714,China)
60REFININGANDCHEMICALINDUSTRY第17卷
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Keywords:processburner;Co-basedalloy;high-temperaturealloy;pressuredifference;residualcarbon
Causeanalysisandsolutiononbreakageof
compressorcylinderheadbolt/2006,17(4):39-41
WangShushu1,LiuChunyan2
(1.DaqingPetrochemicalCompanyEthyleneProjectHeadquarter,Daqing163714,China;2.DaqingPetrochemicalEngineeringCo.,Daqing163714,China)
Abstract:Generalsituationofhydrocrackermachinesisintroduced.Itisknowthroughcalculationofthebrokenboltinsecondstagecylinderthatthestressamplitudesafetyfactorofthebrokenboltissmallerthanthesafetyvalue,thecauseforboltbreakageisfoundthroughanalysis,anditisknownthatthestressamplitudesafetyfactorofthereplacedboltisgreaterthanthesafetyvalue.Keywords:generalsituationofmachines;causesforboltbreakage;stressamplitudesafetyfactor
Optimizedoperationofacrylonitrileplantaftercapacityexpansionrevamp/2006,17(4):42-44
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Abstract:Basedonionchromatographicconductancemethod,electrochemicalautomaticregenerationsuppressorisused,1.35mmol/LNa2CO3,1.0mmol/LNaHCO3liquidmixtureand20mmol/LmethanesulfonicAcidasdripwashingliquidareselectedseparately,sev-eralkindsofanionsandcationsinthewastealkaliliquidareanalyzedanddetermined,areliableandpracticalanalyzingmethodisprovidedforsolvingtheproblemsfoundduringtheproduction.Keywords:ionchromatography;ion;determination;wastealkaliliquid
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