煤液化反应器内部构件状况分析与应对措施
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煤直接液化反应器的综述与展望摘要:煤直接液化反应器是液化工艺中的核心设备, 其工况复杂, 条件苛刻, 工程放大难度很大。
结合几种典型的的煤直接液化工艺,总结了煤直接液化反应器的发展沿革、技术现状和研究进展,分析了煤直接液化反应器的发展趋势, 阐述了有待研究的问题, 探讨了今后研究工作的方向。
关键词:煤直接液化,工艺,反应器1 引言随着世界经济的发展,人类对能源的需求日益增加,特别是对以石油为主的清洁液体燃料的需求增长较快。
石油作为一种不可再生资源,储量有限,据英国BP 公司2009 年7 月公布的石油产量和油气储量2008 年终统计,全球石油及凝析油产量预计为39 亿吨,石油估算探明储量为1708 亿吨,采出比为42【1】。
石油储量的有限,再加上国际政治和经济形势的影响,造成近年来石油价格长期居高不下,国际社会越来越认识到寻找石油替代能源的迫切性。
预计到2020 年,中国石油消费量将超过4.5 亿吨,届时石油对外依存度可能达到60%~62%。
中国经济的稳定增长、能源消费的增加以及国内石油产量增长远远落后于石油消费的增长, 将使中国石油进口增加的趋势在相当一段时间内会继续保持。
中国作为最大的发展中国家,能源依赖于大规模地、长期地从国际市场上购进石油是危险的。
石油资源匮乏和石油供应不足已成影响中国和全球经济发展的重要因素。
随着世界经济的发展,石油供需矛盾将会日趋加剧。
在未来可预测的时间段内,化石能源之外的能源比例还难以到达人们理想的目标。
在新能源和可再生能源大规模经济应用之前,未来石油和天然气的最佳替代品还是煤炭,煤直接液化技术作为煤炭的清洁转化和高效利用的重要手段之一,将是煤直接液化技术是缓解我国石油紧缺的重要技术和保证经济高速发展对能源需求的重要途径。
2 煤直接液化技术2.1 煤直接液化概念煤直接液化就是在高温高压下,借助于供氢溶剂和催化剂,使氢元素进入煤及其衍生物的分子结构,从而将煤转化为液体运输燃料或化工原料的先进洁净煤技术。
煤直接液化项目易磨损泄漏着火应急处置难点与防控措施探索摘要:煤直接液化项目是前所未有的大型煤化工集成项目。
该项目通过几次高温高压加氢反应,向掺有催化剂的煤浆中加入氢气,将煤炭中的大分子转化为小分子,再经过对煤液化产物进行加氢提质反应,生产出石脑油、柴油和液化气等产品。
煤直接液化项目物料输转、反应过程含固易磨损泄漏是其与以往石油化工企业及其他煤化工行业的最大不同,这就需要探索建立一套适合煤直接液化生产特点的消防管理方法。
文章根据几年来参与煤直接液化项目消防管理的经验和教训总结,从煤直接液化生产工艺装置易磨损泄漏的着火原因和应急处置难点、防控措施等几个方面进行阐述。
关键词:煤直接液化;磨损泄漏;应急处置;防控措施一、煤直接液化装置易磨损泄漏原因分析煤液化装置作为煤液化项目的核心部分,起着煤转化为油品的重要作用。
煤液化在高温、高压、临氢条件下运行,是对大分子的煤实现加氢、裂解,获得小分子、高氢原子油品的过程。
其工艺特性决定气、液、固三相流几乎贯穿整个工艺生产过程,其易发生磨损泄漏的安全隐患主要表现为:第一,煤液化装置系统庞大复杂,连接部位数量和连接方式多,所以静密封点多,泄漏发生概率相对较高。
第二,整个装置从煤粉收集到油渣成型,各工段全部含有可燃介质,由于介质含固特性,个别部位压差高,介质流速快易磨损管道造成泄漏。
第三,介质中含有腐蚀性物质对管道及阀门填料具有腐蚀作用,易导致腐蚀开裂发生泄漏。
第四,煤液化的高溫特性决定了装置较多的热油泵,其机械密封易损坏发生介质泄漏。
二、煤直接液化项目泄漏着火应急处置难点(一)煤化工工程主体设备、框架高大,火灾扑救困难随着煤化工行业的迅速发展,装置结构更加复杂,大型设备、框架逐渐增多,一旦发生火灾会给消防工作带来极大的难度,严重威胁员工的生命安全并给企业财产带来巨大损失。
高层框架火灾的性质与一般建筑火灾不同,火势蔓延快、人员疏散困难、火灾扑救难度较大。
在无消防电梯或因电力中断导致消防电梯无法使用时,消防队员需要“全副武装”的通过楼梯冲上高层,体力消耗大、速度慢,不能及时到达着火层进行扑救,消防器材也不能随时得到补充,易延误灭火救援时间。
在装臵投煤运转303小时过程中,反应器可能出现结焦、内件磨蚀、螺栓松动、局部腐蚀、母材的回火脆性、氢腐蚀和氢脆、不锈钢堆焊层的氢剥离等现象,所以要对反应器进行开孔检查,但在开孔之前需对反应器进行中和清洗。
中和清洗方案为防止反应器停工检修时奥氏体不锈钢及其堆焊层的连多硫酸应力腐蚀开裂(SCC),推荐使用的碱洗的方法来防止SCC,碱洗溶液使用含2W%的纯碱,同时在碱洗溶液中添加0.2 W%浓度的碱性表面活化剂,另添加0.4W%硝酸钠。
但需注意过量硝酸钠可以引起碳素钢SCC的可能性。
设备应至少浸泡2小时,在适当时候应对碱液进行分析以保证维持PH(≦9)值和对氯化物的限制(≦50PPM),把清洗液加热到49℃(120F)可以提高含油膜和沉积物的渗透性。
最重要的一点是碱洗后不能再用水洗,SHS01008-2004《固定床反应器检修规程》;在最新NACE RPO0170-97《奥氏体不锈钢和其他奥氏体合金炼油设备在停工期间产生连多硫酸应力腐蚀开裂防护》中要求碱洗后不再用水洗。
当碱洗完成时,因可能引起碳酸盐和氯盐由于蒸发而浓缩,它也能导致奥氏体不锈钢的SCC,因此在设备恢复运行前,必须将所有留下的碱液从系统中的每个低点排除。
需用材料:临时碱洗泵;配臵临时管线;碱洗油槽; 2个2W%的纯碱(碳酸钠); 40T 0.2 W%浓度的碱性表面活化剂 4T 0.4W%硝酸钠 8T PH试纸反应系统中和碱洗流程简图详见下图3碱洗流程:反应系统碱洗通过预臵的碱液槽通过D209顶上的安全阀副线的手阀处解口接临时线将碱液槽中的碱液通过临时泵将碱液打入D209中,待装满后,关闭安全阀副线手阀并通过D209顶部的氮气线充氮气到操作压力后,启动P206A/B(具体能否使用P206向反应系统补碱液,需设备专业确定),反应系统进碱液与其他系统的隔离详见上图隔离说明,待反应器注满碱液后溢流到D201,D201溢流到D202,D202溢流到D203,D201通过底部排放到D205,D205溢流到D206,并通过反应器核料位,D201、D205核料位,D202液位,D203界位及D206的液位来监控碱洗液的液位,要求D203界位、D206液位控制小于20%,防止液位过高。
环保节能清洗世界Cleaning World第36卷第1期2020年1月煤制油直接液化是将煤粉用溶剂油配制成油煤浆,通过煤液化反应器液化反应生产煤液化油的一种煤制油技术。
作为其配套设施的储运罐区作用是煤液化装置事故或异常工况时为其提供煤浆及含固污油的储存和输送工作。
含固污油罐区主要储存以下几种含固物料:煤液化配制的油煤浆、煤液化反应后的含固污油、减压塔底含固污油、常压塔底含固污油。
其中,煤液化配制的油煤浆含固量最高可达到50%。
根据不同工况来的含固物料,其含固量有所不同。
根据含固量的高低分别设置两种不同的含固污油储罐,分别是:129单元含固污油罐,主要储存常压塔底含固轻污油(设计储存含固污油含固量不大于12%),132单元含固污油罐,主要储存减压塔底、煤液化配制的油煤浆,设计储存含固污油含固量不大于50%。
1 含固污油罐储存运行问题及分析含固污油罐对于来自不同装置、不同含固量的物料性质,设计两种不同搅拌形式的含固污油罐,129单元含固污油罐储存来自常压塔底物料,物料含轻组分较多,储存温度较高达200 ℃,含固小于12%,储罐设计罐容4 000 m 3,沿罐四周均向设置四台侧进式搅拌器。
132单元含固污油罐储存来自煤液化配制的油煤浆、煤液化反应后的含固污油、减压塔底含固污油,物料含固量高达50%,储存温度150 ℃,物料成分组成复杂,储罐设计罐容2 000 m 3,储罐设置顶进式搅拌器。
运行期间发现储存运行过程存在如下几个问题:(1)由于物料成分组成复杂,含固量较高,132单元含固污油罐顶进式搅拌器运行半年时间发现搅拌器振动引起罐体和立式搅拌器支撑震动,清罐后进入罐内检查发现顶进式搅拌器下轴套自轴上脱落,轴磨损严重;分析顶进式搅拌器轴采用耐磨材质(司太立合金)制作,用成90°双顶丝将轴套固定在轴上,由于搅拌器轴受热位移,导致顶丝脱落和断裂,轴套自轴上脱落,严重磨损搅拌器轴,影响搅拌器的长期安全稳定运行。
石 油 炼 制 与 化 工2011年8月 收稿日期:2010-11-30;修改稿收到日期:2011-03-28。
作者简介:韩来喜(1970—),煤液化生产中心主任工程师,现从事煤液化生产技术管理工作。
煤直接液化工业示范装置运行情况及前景分析韩 来 喜(中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司,鄂尔多斯017209)摘 要:介绍煤直接液化工艺技术的发展历程及世界首套百万吨级煤直接液化工业示范装置的运行情况,讨论其产业发展前景和产业化需要考虑的问题。
结合该装置的4次开工、停工运行中出现的问题和改造情况,对影响示范装置长周期运行的因素进行分析。
示范装置经过技术改造后连续、稳定运行1 501h,表明装置的运行是安全可控的;产品质量对比分析结果表明,煤直接液化产品质量达到国家标准,标志着煤直接液化百万吨级装置工业化取得成功。
关键词:煤直接液化 加氢 液化石油气 石脑油 柴油1 前 言煤直接液化(又称加氢液化)是指将煤磨碎成细粉后,与溶剂油混合制成煤浆,然后在高温、高压和催化剂存在的条件下,通过加氢裂化使煤中复杂的有机化学结构分子直接转化为清洁的液体燃料和其它化工产品的过程[1]。
1913年,德国的柏吉乌斯首先研究了煤的高压加氢,从而为煤的直接液化奠定了基础。
20世纪30年代,第一代煤直接液化技术在德国实现工业化,但反应条件较为苛刻(反应温度460~480℃、反应压力70MPa);到20世纪70年代,相继开发了多种第二代煤直接液化工艺,如美国的氢-煤法(H-coal)工艺、溶剂精炼煤法(SRC-Ⅰ、SRC-Ⅱ)工艺、供氢溶剂法(EDS)工艺等,这些工艺已完成大型中试;目前正在研究的第三代煤直接液化工艺具有反应条件缓和、油收率高的特点。
典型的几种煤直接液化工艺有德国的IGOR工艺、美国的HTI工艺和日本的NEDOL工艺等。
20世纪50年代,我国在中国科学院大连化学物理研究所开展了煤炭液化的试验研究,后由于大庆油田的发现而中断。
TECHNOLOGY AND INFORMATION工业与信息化70 科学与信息化2019年10月下关于煤化工气化设备检修常见问题分析及解决方案探讨丁海军陕西奥维乾元化工有限公司 陕西 榆林 719400摘 要 在煤化工气化设备检修过程当中,如何提高检修效率,避免事故的发生,对于煤化工气化设备的检验具有重要作用。
从目前煤化工气化设备检修过程来看,现有的检修程序和检修工作还存在较多的问题,对煤化工气化设备检修人员非常不利。
为了保证煤化气化计划设备检修取得积极效果,应当认真分析煤化气化设备存在的问题,并制定有效的解决策略,保证煤化工气化设备检修能够取得积极效果,避免煤化工气化设备检修发生危险。
本文主要结合煤化工气化设备检修的实际过程,认真探讨了煤化工气化设备检修过程当中存在的问题,并制定了有效的解决方案。
关键词 煤化工气化设备;检修;常见问题;解决方案前言目前煤化工气化设备在检修过程当中还存在一定的问题,考虑到煤化工气化设备检修过程当中存在的问题,我们应当认真分析问题的原因和影响,并制定有效的应对策略,保证煤化工气化设备检修能够取得积极效果。
通过应对措施的制定能够解决煤化工气化设备检修中存在的问题,并解决煤化工气化设备检修常见的问题,为煤化工气化设备检修提供有效的支持,保证煤化工气化设备检修能够取得积极效果 。
1 煤化工气化设备检修存在不安全因素和问题1.1 气化设备动火作业危险系数高目前来看煤化工气化设备在检修过程当中存在的不安全因素主要表现在煤化工气化设备的动火作业方面。
煤化工气化设备在检修中涉及动火作业。
而煤化工气化设备由于本身在工作过程当中整个状态属于气化的状态,进行动火作业容易引发气体爆炸事故,这一特性与其他的设备比较来说存在一定的差异,因此在气化设备检修过程当中,应当确保检修的安全性。
首先应当检查气化设备动火作业的危险系数,并且确保动火作业的过程能够满足安全要求,在充分保证动火作业安全性的基础上开展检修工作,降低动火作业发生的危险。
神华煤直接液化项目反应系统优化改造及效果分析逯波【摘要】介绍了神华煤直接液化项目反应系统的工艺.提出了该工艺反应系统运行中的问题,包括高压紧急冲洗油流量波动大、反应器分离器焦炭沉积、高压差角阀的热备操作性差、膜分离效率下降、反吹氢气带液严重、开工升温过程慢等.分析了出现问题的原因.通过高压紧急冲洗油泵增加变频稳定了流量,节约了电能;反应器分离器内采取防沉积措施,减少了结焦物的沉积;高压差角阀增加单项阀跨线,优化伴热,达到高温减压管路的在线热备;膜分离优化流程,提高了氢气回收率,年创造效益2 232万元.反吹扫氢增加脱液罐,脱出气相积液,稳定液位测量,增加了装置运行的安全性.开工过程增加升温线,缩短开工时间14 h,效果显著.【期刊名称】《炼油技术与工程》【年(卷),期】2015(045)006【总页数】5页(P60-64)【关键词】煤直接液化;反应系统;优化改造【作者】逯波【作者单位】中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司,内蒙古鄂尔多斯017209【正文语种】中文神华煤直接液化百万吨示范项目是世界首套煤直接液化工业示范项目,对保障我国的能源战略安全具有十分重要的战略意义[1]。
2008年,中国自主知识产权的煤直接液化技术取得突破性进展,从实验室走向工业化示范生产运行,神华煤直接液化项目首次试车成功。
神华煤直接液化装置主要分为煤浆制备、反应系统、分馏系统3个部分,反应系统是煤液化装置的核心部分,油煤浆和氢气在高温、高压以及催化剂的作用下进行反应生成液化油,同时为下游分馏系统提供反应产物。
本文介绍了神华煤直接液化反应系统运行过程中出现的问题,并对问题进行了分析研究和优化改造,取得了一定的经济效果。
1.1流程简介神华煤直接液化反应部分流程如图1所示,自煤浆制备部分来的油煤浆经油煤浆进料泵升压,送入油煤浆加热炉升温,经过升温升压的油煤浆进入反应器内反应,为保证油煤浆在加热炉内的流速以及反应所需氢气,油煤浆加热炉前后分别设计炉前炉后混氢。