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      對(duì)甲醇轉(zhuǎn)化爐夾套冷卻系統(tǒng)改造的研究

      2017-03-31 03:42:59張川川
      科學(xué)與財(cái)富 2016年30期
      關(guān)鍵詞:夾套鹽水化工

      張川川

      一、前言

      河北峰煤焦化公司甲醇一車(chē)間利用焦化裝置副產(chǎn)的焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)甲醇。設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模為10萬(wàn)噸年甲醇,實(shí)際生產(chǎn)能力9.6萬(wàn)噸年甲醇,主要生產(chǎn)裝置包括:氣柜、焦?fàn)t氣壓縮、精脫硫、轉(zhuǎn)化、合成氣壓縮、甲醇合成、甲醇精餾、甲醇罐區(qū)、裝卸站、空分。車(chē)間生產(chǎn)的甲醇產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)達(dá)到GB338-2004優(yōu)等品,外觀為無(wú)色透明液體,無(wú)特殊異臭氣味。

      在整個(gè)甲醇裝置中,轉(zhuǎn)化爐屬于核心設(shè)備之一。該轉(zhuǎn)化爐為化二院設(shè)計(jì),其內(nèi)徑2.2米,高18.6米,筒體外設(shè)有水夾套;該轉(zhuǎn)化爐筒體材質(zhì)為16MnR,夾套簡(jiǎn)體材質(zhì)Q235-C;爐內(nèi)設(shè)計(jì)壓力2.53Mpa,工作壓力2.3Mpa;爐內(nèi)操作溫度985~1600℃;屬三類(lèi)壓力容器。轉(zhuǎn)化爐內(nèi)裝轉(zhuǎn)化催化劑:20.9 m3;在爐內(nèi),采用加壓催化部分氧化法,在轉(zhuǎn)化爐上部燃燒室內(nèi),焦?fàn)t氣中氫氣甲烷與氧氣進(jìn)行燃燒反應(yīng),產(chǎn)生大量熱量,為在轉(zhuǎn)化催化劑床層的甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)提供熱量,生成H2、CO、CO2,為后序甲醇合成提供有效的原料氣。轉(zhuǎn)化爐作為甲醇生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備,其操作溫度最高,對(duì)設(shè)備要求也是最高的。

      轉(zhuǎn)化爐內(nèi)反應(yīng)過(guò)程:

      由上述反應(yīng)可以看出,轉(zhuǎn)化爐內(nèi)釋放出大量的反應(yīng)熱,造成爐內(nèi)溫度很高,轉(zhuǎn)化爐內(nèi)的耐高溫澆注料將起到保護(hù)爐壁鋼板的作用,而外部水夾套作為冷卻外側(cè)爐壁的裝置,也對(duì)降低爐壁溫度,保護(hù)爐壁安全起到至關(guān)重要的作用。但在實(shí)際使用過(guò)程中,轉(zhuǎn)化爐外部夾套由于自身缺陷也出現(xiàn)過(guò)各種問(wèn)題,影響了轉(zhuǎn)化爐的安全運(yùn)行。

      二、重點(diǎn)要解決的問(wèn)題

      轉(zhuǎn)化爐夾套作為爐壁保護(hù)套,覆蓋了整個(gè)轉(zhuǎn)化爐外壁,其中夾套冷卻水使用循環(huán)水低進(jìn)高出的方式對(duì)爐壁進(jìn)行循環(huán)冷卻。由于受設(shè)備結(jié)構(gòu)制約,夾套平均寬度在12公分,而且存在多處死角。造成轉(zhuǎn)化爐夾套在使用過(guò)程中出現(xiàn)諸多問(wèn)題。主要表現(xiàn)在:

      (1)轉(zhuǎn)化爐夾套冷卻水設(shè)計(jì)使用循環(huán)水冷卻,上回水分別接在循環(huán)水總管上,水壓受循環(huán)水大系統(tǒng)影響較大,一旦其他系統(tǒng)用水量大時(shí)將會(huì)造成夾套循環(huán)水壓力降低,夾套用水量減少,熱量無(wú)法帶走,從而影響轉(zhuǎn)化爐爐壁溫度。

      (2)使用循環(huán)水冷卻受氣溫影響較大,夏季循環(huán)水上水溫度達(dá)35℃甚至更高,致使轉(zhuǎn)化爐夾套冷卻效果受到很大影響,也會(huì)影響到轉(zhuǎn)化爐爐壁溫度。

      (3)由于夾套設(shè)計(jì)存在多處死角,而循環(huán)水水質(zhì)較差,水中含有大量的淤泥,受夾套空間小的影響,循環(huán)水在夾套內(nèi)流速慢,造成大量淤泥沉積在夾套死角中,淤泥經(jīng)過(guò)爐內(nèi)高溫烘烤,會(huì)直接結(jié)成硬垢附著在爐壁上,造成夾套空間變小,對(duì)夾套和爐壁造成不可逆轉(zhuǎn)的危害。

      (4)受到以上因素影響,在生產(chǎn)過(guò)程中轉(zhuǎn)化爐夾套多次出現(xiàn)局部超溫,循環(huán)水量最高時(shí)可達(dá)35m3/h以上,而低的時(shí)候只有30m3/h左右。

      受到轉(zhuǎn)化爐夾套本身存在問(wèn)題影響,每次車(chē)間計(jì)劃性檢修,都會(huì)選擇幾個(gè)高溫部位,使用氣焊在夾套外壁開(kāi)孔,查看夾套內(nèi)部情況,每次都能發(fā)現(xiàn)夾套內(nèi)部有很多污泥聚集,還有大量硬垢粘在爐壁,由于受夾套結(jié)構(gòu)限制,只能通過(guò)人工掏以及化學(xué)清洗的方式進(jìn)行局部處理,但總體處理效果都較差,無(wú)法從根本上解決問(wèn)題。可以說(shuō),隨著生產(chǎn)的深入進(jìn)行,轉(zhuǎn)化爐夾套的使用狀況也一直在惡化,必須考慮對(duì)其進(jìn)行改造徹底解決以上存在問(wèn)題,才能使轉(zhuǎn)化爐夾套系統(tǒng)的安全等級(jí)得到根本提高。

      三、技術(shù)改造方案

      結(jié)合近幾年轉(zhuǎn)化爐夾套使用過(guò)程中存在問(wèn)題,車(chē)間經(jīng)多方考察研究,認(rèn)真研究轉(zhuǎn)化爐夾套結(jié)構(gòu),結(jié)合目前最先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù),以及各兄弟單位的技術(shù)經(jīng)驗(yàn),提出了對(duì)轉(zhuǎn)化爐夾套冷卻水改造的方案,從而徹底解決轉(zhuǎn)化爐夾套存在的各類(lèi)安全隱患。

      (1)工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明:

      在現(xiàn)有轉(zhuǎn)化爐夾套水入口管上增加閥門(mén),切斷循環(huán)水上水。自脫鹽水冷卻器入口管路上,接出脫鹽水,設(shè)置流量調(diào)節(jié),控制進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐夾套脫鹽水量。轉(zhuǎn)化爐夾套水出口管線上增加閥門(mén),切斷循環(huán)水回水,加熱后的脫鹽水進(jìn)入新增的脫鹽水調(diào)節(jié)罐暫存,由新增的脫鹽水泵加壓后,返回脫鹽水冷卻器入口。本改造將轉(zhuǎn)化爐改用脫鹽水換熱后,回收的熱量得到利用不浪費(fèi),非常符合當(dāng)下節(jié)能減排要求。

      (2)裝置布置及配管

      (一)應(yīng)用的主要標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

      《化工裝置工藝系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)定》(HG20557-20559)

      《化工裝置設(shè)備布置設(shè)計(jì)規(guī)定》(HG20546)

      《化工裝置管道材料設(shè)計(jì)規(guī)定》(HG/T20646)

      《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50160)

      《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50058)

      《化工裝置管道機(jī)械設(shè)計(jì)規(guī)定》(HG/T20645)

      《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50316

      《化工配管用無(wú)縫鋼管及焊接鋼管尺寸選用系列》(HG20553)

      《輸送流體用無(wú)縫鋼管》(GB/T8163)

      《石油裂化用無(wú)縫鋼管》(GB9948)

      《化工裝置管道布置設(shè)計(jì)規(guī)定》(HG/T20549)

      《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50016)

      《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB/T50265)

      《化工建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)定》(HG/T20667)

      《化工工藝設(shè)計(jì)施工圖內(nèi)容和深度統(tǒng)一規(guī)定》(HG20519)

      《石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》(SH3007)

      《低壓流體輸送用焊接鋼管》(GB/T3091)

      《壓力管道規(guī)范工業(yè)管道》(GB/T20801)

      《化工企業(yè)安全衛(wèi)生設(shè)計(jì)規(guī)定》(HG20571)

      《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GBZ1-2010)

      (二)裝置布置要求

      (1)裝置布置應(yīng)滿(mǎn)足防火、防爆等有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的要求。

      (2)裝置布置滿(mǎn)足工藝流程、安全生產(chǎn)和環(huán)保的要求,并滿(mǎn)足工廠總體布置;操作、維修、施工的需要;結(jié)合實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,力求經(jīng)濟(jì)合理、節(jié)省用地。

      (3)設(shè)備按工藝流程順序和同類(lèi)設(shè)備適當(dāng)集中相結(jié)合的原則進(jìn)行布置。

      (4)脫油罐等考慮設(shè)備安裝所需的空間,盡量靠近檢修道路一側(cè)布置。裝置布置還應(yīng)考慮設(shè)備檢修和固體物料裝卸所需的空間。

      (6)大型裝置內(nèi)設(shè)貫通式的消防及檢修通道。保證消防作業(yè)的可抵達(dá)性和可操作性。

      (三)改造示意圖

      四、效果分析

      改造以后,轉(zhuǎn)化爐夾套水全部使用脫鹽水進(jìn)行換熱,脫鹽水水質(zhì)好,溫度低,徹底解決了循環(huán)水冷卻存在的問(wèn)題,轉(zhuǎn)化爐夾套溫度進(jìn)一步降低,夾套結(jié)垢問(wèn)題也得到徹底解決,轉(zhuǎn)化爐夾套的使用安全等級(jí)得到大幅度提升,間接對(duì)轉(zhuǎn)化爐的保護(hù)發(fā)揮更好的作用。另外,本改造只是利用脫鹽水的冷量,沒(méi)有增加脫鹽水消耗,不會(huì)對(duì)后續(xù)裝置造成影響,是一個(gè)明顯提升安全和經(jīng)濟(jì)效益的改造項(xiàng)目,值得同行業(yè)的大力推廣。

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