乙烯裂解炉炉管的焊接指导
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乙烯装置中裂解炉工艺控制方案分析摘要:乙烯装置所生产出来的产品主要有乙烯和丙烯两种物质,而在乙烯装置中最为重要的设备就是裂解炉,该设备直接影响到乙烯产品的生产能力和装置的稳定性。
通过裂解炉工艺控制可以确保乙烯收率,但由于其下游装置对乙烯和丙烯有着不同的需求量,所以,这就需要对乙烯、丙烯在一定范围内实施有效调节,不断提升乙烯装置的收率,促进产品生产和企业效益的提高。
本文从多个角度对乙烯裂解炉工艺控制方案展开了详细、认真的剖析与探讨,以供参考。
关键词:裂解炉;控制方案;出口温度;COT;装置当前国内乙烯装置数量不断增多,使得乙烯产能得到了大幅提升,而裂解炉作为其中一项重要设备,发挥着关键的作用,其主要是对不同原料进行加热气化获得裂解气,随后采取精馏、加氢等措施来为下游设备提供原料。
由此可知,想要切实有效提升乙烯生产效率与质量,则需要工作人员能够科学制定乙烯裂解炉工艺控制方案,确保其运用的稳定与高效。
一、乙烯裂解炉工艺控制方案分析(一)原料流量与COT工艺控制(1)原料流量控制从乙烯裂解炉工艺设计上来看,其稳定操作时原料总流量是保持不变的,其变化主要在各组原料流量的不均匀性上有所体现。
如果各组原料流量波动偏差较大,那么它们之间的裂解炉COT差值也会加大,然而C0T值不同对裂解反应的深度也有着不同的影响,并最终会对裂解产品收率造成影响。
在裂解炉工艺控制方案中设置原料控制主要是为了有效解决各组炉管间C0T温差过大的情况,具体措施有两种:1)在设计时需确保进料对称,也就是说需要以裂解炉规模和有关控制要求为依据对原料进料系统进行科学设置。
2)将问题控制方案融入到原料控制方案中,换句话说就是设置总流量调节器,通过对各组运管进料调节器设定点进行调整,以实现对总进料流量进行控制。
其主要是为了确保当原料总量需求发生改变的时候可以通过控制系统并结合实际操作情况对各组裂解炉的流量进行配置,从而有效降低总流量变化对C0T所造成的影响。
上海惠生化工工程有限公司标准
乙烯裂解炉安装工序验收指导书
WO-CMFU100501C-2007
20??-??-??发布20??-??-??实施上海惠生化工工程有限公司发布
目次
1 范围 (2)
2 引用文件 (2)
3 乙烯裂解炉主要工序验收要求 (2)
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WO-CMFU100501C-2007
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1 范围 1.1 为了保证乙烯裂解炉安装质量,特制定本指导书。
1.2 本指导书规定了乙烯裂解炉安装验收的要求。
1.3 本指导书适用于乙烯裂解炉安装。
2 引用文件
GB50205-2001 钢结构工程施工质量验收规范
SH3507-2004 石油化工钢结构工程施工及验收规范
SH/T3511-2000 乙烯装置裂解炉施工技术工程
SH3534-2001 石油化工筑炉工程施工及验收规范
3 乙烯裂解炉主要工序验收要求
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注:“专业”为土建、钢结构、设备等;“分项”为相应专业下的小类别,如设备专业中容器、换热器、塔等第
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WO-CMFU100501C-2007 Array
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中国石油天然气第六建设公司兰州项目经理部
兰州石化公司60万吨/年乙烯改扩建工程乙烯装置裂解炉区
P11炉管焊接工艺卡
焊接方法选择:GTAW+SMAW(氩电联焊)
焊接材料:焊丝:H08CrMoVA 焊条:E5515-B2(R307)
坡口型式:V
预热及后热
加热方式:氧-乙炔火焰加热
预热温度(允许最低值): 150℃
后热温度:300-350℃恒温15-30min后保温缓冷
热处理
加热方式:电加热
执处理温度:724±20℃保温时间:2h
升温速度:300℃以上时≤167℃/h
冷却速度1:300~649℃时167~270℃/h
冷却速度2 :649℃以上时≤56℃/h
——摘自中国石油天然气股份公司兰州石化公司60万吨/年乙烯改扩建工
程乙烯装置裂解炉区《炉管焊接施工技术措施》A版
1。
乙烯裂解炉管的结焦机理及其防护措施乙烯裂解炉管结焦是一个相对常见的问题,可能由于炉壁局部温度过高或过低引发。
结焦通常指的是管道炉壁上积累的碳烟或焦炭沉积体。
这些残留物会阻碍气体、蒸汽和液体在管壁内的流通,从而导致热传递的失效以及对设备安全和使用的影响。
目前,化工工业还没有完美的结焦防护技术。
为了减缓和避免炉管的结焦现象,人们采用了以下几种防护措施。
1、优化乙烯裂解反应条件乙烯裂解的反应条件会影响到结焦的程度,因此优化反应条件是减少结焦的一种方法。
一些反应条件,如温度、压力、炉内气体周期防向、炉内气体混合比、喷淋器方式等都需要进行精确的调节以避免结焦现象的发生。
2、增加炉壁厚度焦炭最初在管子炉壁的金属表面上沉积,然后,为了避免碳质物品沉积在管土的内表面上,薄的铁络和镀锌层便很快锈蚀和磨损。
炉管内焦炭和碳沉积物的产生被进一步促进。
相反,增厚的炉管可以容纳更多的钝化层,并减少细微缺陷。
这样的话,由于管壁表面的缓慢生长,管壁上沉积的焦炭就变少了。
3、采用冷却水给炉管表面喷洒水,可以大大降低管壁的表面温度。
由于炉管表面温度被降低,处理液会迅速通过管内,去除造成结垢的热源,从而减少管壁上产生焦炭和沉积物的可能。
4、采用金属钝化剂金属钝化剂可以被大量用于防护管道和其他金属构件表面的自然蚀刻。
金属钝化,是将一种化学物质涂在金属表面后,在表面反应构成薄的保护层。
这样的损蚀被防止,其结果是管道内部结垢、皮膜松动问题得到了解决。
与其它方法相比,钝化剂的使用费用相对便宜,因此被广泛应用。
5、定期清洗无论您采用了多少种防结垢方法,还应该对管道进行定期清洗。
完整的清伤管道绝不能在炉管运行时进行,而应该在其停止工作转炉下次启动前进行。
清洗管道时,用蒸气气体或一种温和的化学清洗剂,将管道内的碳沉积物和焦炭延泻至缓慢燃烧、没有烟或气味的状态,然后清除残留的黑炭和污垢。
总之,需要注意的是减少管道的结焦现象不是通过单一的措施就可实现的,而是需要多方面的工作。
燃气管道工程聚乙烯PE管道焊接作业指导书一、目的聚乙烯管道的焊接质量的好坏直接影响整个工程的质量,为了保证聚乙烯管道的焊接质量,确保工程质量,特制定本作业指导书。
二、适用范围公司所承建的聚乙烯管道的焊接均适用于本作业指导书。
三、连接方式聚乙烯管道的连接方式一般采用热熔连接、电熔连接、钢塑过渡连接三种方式。
四、操作程序(一)热熔连接热熔连接是使聚乙烯管道接口受热熔化并加压,待其冷却后牢固地连接在一起的连接方式。
热熔连接按连接方式又可分为对接热熔连接、承插热熔连接、鞍型热熔连接三种形式。
1、对接热熔连接对接热熔连接是将平板电热模(电加热板)插入两管材接口间,对管材的连接面进行加热,当两管材的连接面加热到熔融状态时,抽出电热模板,用力将两管道端面挤压在一起,形成均匀一致的凸缘,待冷却后即熔接牢固。
该方法工艺简单,操作方便,常用于聚乙烯管道的直管连接。
(1)准备工作:用切割机、平锯或其它工具将管材切断,管道端面应与管轴线保持垂直,然后用洁净的布擦去管端铣刀、平板电热模上的油脂、灰尘、水分,检查对接机的液压系统和电路是否正常并运行,使全部设备出于工作状态。
(2)固定连接管材:卸开机架内的夹具,将待熔接的两管材分别搁置在机架左右的两组夹具上并固定,开动液压驱动装置,记录夹具滑行的最小驱动压力,然后让夹具的滑行端返回。
(3)管端表面铣平直:以最小驱动压力推动机架滑行端向前,使待熔接的两端面紧贴在双面铣的两面进行铣削,然后拿出铣刀,再以最小夹具驱动压力推动滑行端,使铣削后的两管端面接触,检查两管轴线和两管端面完全接触的程度,要求两管端面缝隙不大于0.5mm,错边量不大于壁厚的10%。
(4)管端待接面加热:平板电热模加温并恒定温度在210-220℃时,将平板插入到两管端之间,搁置在两夹具间的机架主轴上,开动液压系统,以加热压力推动夹具滑行端,使两管端面紧压在平板电热模两侧,此时由于管端受热熔化形成反边。
(5)移开平板电热模:两管端反边高度达到一定值后,开动液压系统,使滑行端脱离平板电热模一侧,同时操作者将平板电热模平行向已离开的滑行端移动,使之脱离另一侧管端,迅速抽出平板电热模,开动液压系统,推动滑行端,使两管端面以一定的压力贴压在一起。
乙烯裂解炉管的结焦机理及其防护措施乙烯裂解炉管结焦是裂解工艺中常见的问题之一,主要是由于乙烯在高温下裂解生成的碳黑物质沈积在炉管内壁而导致的。
结焦会增加炉管的阻塞程度、降低传热效率,甚至会引起炉管损坏,严重影响生产运行。
乙烯裂解炉管结焦的机理主要有以下几个方面:1. 易结焦物质存在:乙烯裂解过程中,会产生一些易结焦的碳黑物质,如多环芳香烃等。
这些物质在高温下容易聚集在炉管内壁形成结焦。
2. 温度分布不均匀:乙烯裂解炉管内温度分布不均匀,部分区域温度偏高会加剧易结焦物质的形成。
为了预防乙烯裂解炉管结焦问题,可以采取以下防护措施:1. 控制乙烯裂解过程参数:合理控制乙烯裂解炉的操作参数,如温度、压力、速度等,以减少易结焦物质的生成和沉积。
可增加炉内空气流动,促进物质的扩散和排除。
2. 清洗和保护炉管内壁:定期对乙烯裂解炉管进行清洗,以去除已经沉积的结焦物质。
在炉管内壁上涂覆一层防结焦的保护层,减少结焦物质的附着。
3. 使用抗结焦材料:选用抗结焦能力强的材料制作炉管,如高温合金钢等,能够减少结焦物质的黏附和附着。
4. 提高传热效率:改善乙烯裂解炉的传热方式和热交换设备,提高传热效率,减少炉管温度梯度的差异,从而减少结焦的发生。
5. 定期检查和维护:定期对乙烯裂解炉进行检查,及时发现和处理炉内的结焦问题。
还要定期维护和更换炉管,以保持其良好的工作状态。
乙烯裂解炉管结焦是一个常见的问题,其机理主要包括易结焦物质的生成和沉积、温度分布不均匀以及炉管内物质的沉积。
为了预防结焦问题,需要合理控制裂解过程参数、清洗和保护炉管内壁、使用抗结焦材料、提高传热效率,并定期检查和维护炉管。
只有采取多种综合措施,才能有效防止乙烯裂解炉管结焦问题的发生。
乙烯裂解炉管的结焦机理及其防护措施乙烯裂解炉是石油化工行业中常用的生产设备。
乙烯裂解炉管的结焦是炉管寿命损失和生产停工的重要原因之一。
本文将探讨乙烯裂解炉管结焦的机理及防护措施。
一、结焦机理乙烯裂解炉管结焦是由于炉管内部高温环境下,炉垢物质被不断加热、分解、聚合,生成一定分子量和分子结构的聚合物和碳化物,最终在炉管内部形成晶状/玻璃状碳化物物质沉积。
其主要机理有以下几个方面:1. 热分解:乙烯裂解炉中,乙烯等烷烃经过高温条件下的热分解,生成大量的碳质物质,附着在炉管壁上。
2. 热解:烷基物质在高温下发生热解反应,生成粘性物质,沉积于炉管内部表面。
3. 烧结:炉内高温环境导致烧结现象,使得沉积物表面的碳质物质发生烧结,继而形成结焦区域。
4. 脱碳:在加热和冷却过程中,炉内的碳质物质发生瞬间的脱碳,导致炉垢物质温差过大,使炉垢物质易于破裂和脱落。
二、防护措施为了延长乙烯裂解炉管的使用寿命,必须采取有效的防护措施,防止炉管结焦。
以下几点是防护措施的建议:1. 提高温度:在保证炉管安全运行的情况下,提高乙烯裂解炉的运行温度,可以有效减少炉管结焦的风险,因为较高的温度可以减少炉垢物质沉积。
2. 加强炉管内部清洁:炉管内部的清洁只有在炉管停机时才能进行。
清除沉积物质可以减少结焦风险。
3. 添加防结焦剂:在乙烯裂解炉中加入防结焦剂,可以有效地抑制炉垢物质的生成和沉积。
4. 优化操作:炉内操作过程的优化有助于减少乙烯裂解炉管结焦的风险。
例如缩短炉管的使用时间,可以有效减少炉垢沉积。
5. 更换炉垢物质:每次停机检修都应该清除炉垢。
而在下一次启动后,在炉内添加新的催化剂和炉垢物质。
总之,乙烯裂解炉管结焦是一个让石油化工行业非常头痛的问题。
但是要做到严格的质量控制和生产管理,以确保乙烯裂解炉管的寿命和安全。
乙烯裂解炉管的结焦机理及其防护措施乙烯是一种广泛应用的重要化学品,而乙烯裂解炉则是乙烯生产过程中的关键设备。
乙烯裂解炉管在运行过程中容易出现结焦问题,这不仅会影响生产效率,还有可能造成安全事故。
了解乙烯裂解炉管的结焦机理以及采取有效的防护措施至关重要。
一、结焦机理乙烯裂解炉管的结焦机理主要涉及反应物质的分解和生成物质的沉积两个方面。
1. 反应物质的分解在乙烯裂解炉管内,高温条件下乙烯经过裂解反应生成乙烯分子和碳原子。
乙烯分子能够在高温下继续裂解生成碳分子和氢气,而碳原子则可能在管壁上发生沉积。
2. 生成物质的沉积在乙烯裂解炉管运行过程中,生成的碳分子和其他杂质在高温条件下会沉积在管壁上,逐渐形成结焦物。
这些结焦物的堆积和堆积将导致炉管内径变小,热交换效果降低,甚至形成严重的结焦堵塞。
二、防护措施为了防止乙烯裂解炉管的结焦问题,可以采取以下几种有效的防护措施。
1. 优化工艺条件通过优化乙烯裂解炉的工艺条件,可以降低乙烯的裂解程度,减少生成碳原子的数量,从而减少结焦物的生成。
可以通过添加适量的稀释剂或者改变反应温度和压力等条件来减轻结焦问题。
2. 加强管道清洁定期对乙烯裂解炉管进行清洗和除垢是预防结焦问题的重要手段。
通过清洗可以有效去除管道内的结焦物和沉淀物,恢复管道的正常工作状态。
3. 采用耐高温材料在乙烯裂解炉管的设计和安装过程中,应该选用高温耐腐蚀的材料,以减少结焦物的粘附和积累。
在选材方面,要尽量选择对结焦物具有抗粘附能力的耐磨材料,避免结焦物的堆积。
4. 实施定期检修定期对乙烯裂解炉管进行检修更换也是预防结焦的有效措施。
对炉管进行检修维护可以及时发现管道内的结焦问题,及时更换受损的管道,减轻结焦对设备的损害。
5. 运行监控采用先进的监控系统对乙烯裂解炉管运行状态进行实时监测,及时发现结焦问题并采取相应的措施。
这也可以预防结焦问题蔓延导致更严重的后果。
三、总结乙烯裂解炉管的结焦问题是有可能发生的,但通过合理的工艺设计和运行管理,结焦问题是可以避免的。
乙烯裂解炉管的结焦机理及其防护措施乙烯裂解炉是石油化工工艺中一种重要的设备,其主要作用是将乙烷等烷烃在高温下裂解成乙烯等烯烃。
由于裂解反应需要较高的温度和压力,乙烯裂解炉是一个高温、高压的工艺设备,其运行需要稳定可靠,但是在实际运行中会出现结焦现象,影响正常生产。
本文将介绍乙烯裂解炉管的结焦机理及其防护措施。
结焦是指管子内壁上沉积的碳、沉积物等物质在高温下发生化学反应产生的固体物质,严重时会形成封闭的结焦层,导致通道阻塞,流量减小或停止,进而影响反应效果和设备的安全运行。
乙烯裂解炉管的结焦机理与反应物质的热解特性及燃烧过程有关。
乙烯裂解炉中的烷烃在高温下分解为乙烯等烯烃和氢气,同时会有碳等物质的析出和沉淀,这些物质在管壁上沉积形成结焦层。
另外,由于热分解反应放热,炉管内温度较高,再加上乙烯等烯烃易聚合,容易形成碳沉积和污染管道。
同时,管道中的氢气也会与空气中的氧气反应形成水蒸气和热量,水蒸气与碳反应,生成一些挥发性物质,这些物质则与氧气在管道内形成燃烧,使管道局部温度进一步升高,进而加剧了结焦现象的发生。
1.控制反应条件乙烯裂解炉的反应条件包括温度、压力和反应物比例等方面。
要减少管道结焦,首先要控制反应条件。
实践证明,在适宜的反应温度和压力范围内,反应物质的比例也是影响结焦程度的关键因素之一。
因此,调整反应物质的比例也是降低结焦率的有效方法之一。
2.采用优质材料炉管的材料对管子结焦影响也很大,采用高温耐腐蚀、耐磨损的材料可明显减少管道结焦的现象发生。
例如,铬钼合金钢材、不锈钢等材料就具有较好的高温耐蚀性和耐磨损性。
3.定期清洗保养炉管清洗和保养也是减轻结焦率的有效手段。
定期对炉管进行清洗和养护,可及时清除管道内部的沉积物和碳质沉淀,保证管道畅通。
同时,定期更换已经磨损的管件也可以减少结焦现象的发生。
选用优质燃料或添加助燃剂也是减轻结焦率的一种方法。
优质燃料在燃烧时产生的副产品较少,不容易形成沉积物和碳沉积。
管式炉裂解guanshilu liejie管式炉裂解pyrolysis in tubular furnace石油烃通过管式裂解炉进行高温裂解反应以制取乙烯的过程。
它是现代大型乙烯生产装置普遍采用的一种烃类裂解方法。
管式炉裂解生产乙烯的工艺已有60多年的历史。
管式裂解炉是其核心设备。
为了满足烃类裂解反应的高温、短停留时间和低烃分压的要求,以及提高加热炉的热强度和热效率,炉子和裂解炉管的结构经历了不断的改进。
新型的管式裂解炉的热强度可达290~375MJ/(m h),热效率已可达92%~93%,停留时间可低于0.1s,管式炉出口温度可到900℃,从而提高了乙烯的产率。
工艺流程可分为裂解和急冷-分馏两部分(图1[管式炉裂解工艺流程]①裂解裂解原料经预热后,与过热蒸汽(或称稀释蒸汽)按一定比例(视原料不同而异)混合,经管式炉对流段加热到500~600℃后进入辐射室,在辐射炉管中加热至780~900℃,发生裂解。
为防止高温裂解产物发生二次反应,由辐射段出来的裂解产物进入急冷锅炉,以迅速降低其温度并由换热产生高压蒸汽,回收热量。
②急冷-分馏裂解产物经急冷锅炉冷却后温度降为350~600℃,需进一步冷却,并分离出各个产品馏分。
来自急冷锅炉的高温裂解产物在急冷器与喷入的急冷油直接接触,使温度降至200~220℃左右,再进入精馏系统,并分别得到裂解焦油、裂解柴油、裂解汽油及裂解气等产物。
裂解气则经压缩机加压后进入气体分离装置。
裂解原料和产品分布最初,美国管式炉裂解原料是用天然气、油田伴生气和炼厂气中回收的轻质烃,其中主要含有乙烷、丙烷、丁烷及碳五馏分。
50年代,西欧和日本的石油化工兴起,由于缺乏石油及天然气资源,因而采用石脑油作裂解原料。
60年代后,又相继开发以轻柴油、重柴油和减压瓦斯油为原料的裂解技术,扩大了裂解原料来源。
对于不同的原料,裂解工艺参数不同、在适宜条件下的裂解产品分布也各异(见表[不同原料管式炉裂解产品分布(质量%)])。
聚乙烯管道焊接作业指导书二零一零年八月三十日PE聚乙烯管道焊接作业指导书一、PE管热熔全自动焊接作业指导书二、PE管热熔半自动焊接作业指导书三、PE管电熔全自动焊接作业指导书一、PE管热熔全自动焊接作业指导书1.1工序流程图→→→→2、0施工前的准备工作2、1、施工图的准备施工是按照设计图纸来进行的。
当设计单位出有效的施工图后,施工单位应到施工现场,具体了解情况,对不能照图施工的部分要与设计单位交底,协商,确定是否能采取特殊的施工工艺或作局部设计变更。
同时,还应根据图纸进行材料、设备的采购,对施工进度安排。
2、2人员培训从事聚乙烯燃气管道连接的操作人员,在上岗前必须进行专门培训,经过考试和技术评定合格后方可上岗操作。
参与培训人员除了在燃气知识、聚乙烯专用料特性、电工知识、聚乙烯熔接设备、聚乙烯燃气管道施工技术等理论知识方面进行培训,并参加考核。
2、3施工机具的准备根据施工工艺的要求,准备相应的施工机具。
因我国对聚乙烯管道的焊接质量和熔接参数无统一标准,不同生产厂家生产的管材、管件熔接参数不同。
为达到可靠的熔接效果,在选择设备上还须认真选型,选质量好的产品,在熔接效果上,要可靠许多。
施工机具分为电熔焊机和热熔对接焊机两类。
本工程采用西安塑龙熔接设备有限公司的设备。
1、全自动热熔焊机型号pilotfuse 160/A、C 两台技术参数:管材直径范围60~160mm最大对接压力 43bar可焊管材料 PE—HD.PP工作温度-5℃~+40℃2、30Kw柴油发电机 2台3、焊缝外观检验尺 2个3、0管材、管件的验收3、1检查产品有无出厂合格证,出厂检验报告。
3、2对外观进行检查。
检查管材内外表面是否清洁光滑,是否有沟槽、画上、凹陷、杂质和颜色不均匀等。
3、3长度检查。
管的长度应均匀一致,误差不超过正负20 mm。
逐一检查管口端面是否与管材的轴线垂直,是否存在有气孔。
凡长短不同的管材,在未查明原因前应不予验收。
乙烯裂解炉管的结焦机理及其防护措施乙烯裂解炉是石油化工生产过程中常用的设备,用于生产乙烯等石化产品。
乙烯裂解炉的管道往往容易发生结焦现象,导致设备的运行效率降低和安全隐患。
本文将针对乙烯裂解炉管的结焦机理进行分析,并提出相应的防护措施。
乙烯裂解炉管的结焦机理主要有以下几个方面:1. 高温:裂解炉内部温度高达800-1000摄氏度,超过了乙烯和其他烃类的燃烧温度,导致管道内沉积物没有被完全燃烧掉,形成结焦物。
2. 热分解产物:在裂解炉内,乙烯等烃类物质会发生热分解反应,产生大量的碳黑和其他沉积物,这些沉积物会沉积在管道表面,形成结焦。
3. 硫化物:在乙烯裂解炉加热过程中,燃料中的硫和石脑油等硫化合物会分解产生硫化氢,进而与管道内的金属表面反应生成硫化物,加速结焦的形成。
为了防止乙烯裂解炉管的结焦问题,可以采取以下措施:1. 清洗:定期对乙烯裂解炉管进行清洗,去除管内的沉积物和结焦物,尽量保持管道内的清洁。
2. 降温:采用降低裂解炉内部温度的方法,可以减少管道结焦的机会。
可以通过改变炉内燃烧器的结构和工艺参数,降低燃烧温度,减少结焦情况。
3. 添加抗结焦剂:在乙烯裂解炉的燃烧器中添加一定量的抗结焦剂,可以降低结焦的程度。
抗结焦剂可以改变结焦物的物理化学性质,使其更容易被燃烧掉。
4. 减少硫化物含量:在乙烯裂解炉的原料中减少硫化物的含量,可以降低结焦的发生。
可以通过提高原料的纯度、优化炉内反应条件等方法来实现减少硫化物含量的目的。
5. 防腐蚀:乙烯裂解炉管道内的结焦物容易导致金属表面的腐蚀,加速管道的老化和损坏。
可以对管道进行防腐蚀处理,包括涂层和电镀等方法,延长管道的使用寿命。
乙烯裂解炉管的结焦问题是一个复杂的问题,需要综合考虑温度、沉积物和硫化物等因素,并采取相应的防护措施。
通过清洗、降温、添加抗结焦剂、减少硫化物含量和防腐蚀等方法,可以有效地降低乙烯裂解炉管的结焦问题,提高设备的运行效率和安全性。
乙烯裂解炉管的结焦机理及其防护措施
乙烯裂解炉是石化工业中常见的设备之一,用于将乙烷等烃类原料转化为乙烯等重要烯烃产品。
在乙烯裂解炉管中常常会出现结焦问题,严重影响工艺效率和设备寿命。
本文将介绍乙烯裂解炉管结焦的机理,并探讨相应的防护措施。
乙烯裂解炉管结焦的机理主要有两个方面:碳氢裂解和碳氢聚合。
首先是碳氢裂解,即烃类原料在高温下分解生成烯烃和烷烃等低碳氢化合物。
烯烃通常会进一步发生裂解,生成更低碳数的烯烃和烷烃。
这个过程会释放出大量的碳原子,进而形成碳黑。
烃类原料中的高碳数烃类分子会发生连续的自聚合反应,形成大分子量的芳香化合物。
这些芳香化合物在管壁上沉积和聚集,并与已有的碳黑发生物理吸附和化学反应,形成结焦物质。
为了防止乙烯裂解炉管的结焦问题,可以采取以下措施:
1. 控制裂解炉的操作条件。
高温和长时间的操作条件会导致结焦问题的加剧,因此应合理控制炉内温度和停留时间,以降低碳原子释放和聚合反应的程度。
2. 改变原料组成。
根据炉管结垢分析结果,合理选择原料组成,减少高碳数烃类分子的含量,降低结焦物质的生成速率。
3. 使用防垢剂。
在乙烯裂解炉操作过程中添加适量的防垢剂,能够降低结焦物质的生成速率,减少结焦问题的发生。
4. 净化炉管内壁。
定期对乙烯裂解炉管进行清洗和维护,可以去除已经形成的结焦物质,保证炉管的正常运行。
乙烯裂解炉管结焦问题是一项需要高度重视的工业难题。
通过合理控制操作条件、改变原料组成、使用防垢剂和定期维护等措施,可以有效降低结焦问题的发生,并提高乙烯裂解炉的生产效率和使用寿命。
乙烯裂解炉管的结焦机理及其防护措施
乙烯裂解炉管的结焦是指在裂解过程中,管内部分区域因为高温、高压、长时间作用而形成炭质沉积物,从而影响工艺过程的正常进行。
结焦问题严重影响生产效率和设备寿命,因此必须采取有效的防护措施。
一、结焦机理
在乙烯裂解过程中,炉管内壁表面受到高温、高压、强流动和化学腐蚀等作用,易于形成沉积物,导致管内局部温度升高和管壁厚度减薄。
同时,乙烯裂解产物中含有大量不饱和烃,如烯烃、芳烃等,这些物质容易形成聚合物质,在管内形成结焦。
二、防护措施
1.优化工艺参数:合理选取炉管的材料和减少操作温度、压力及停留时间。
降低管内优化工艺参数可以减缓焦炭的生成。
2.加强炉管清理:及时清理炉管内的沉积物,可减少管内结焦的发生。
将焦炭积聚处添加清洗剂,采用高压水枪和机械刮削等方式清理管内结焦点。
3.防止炉渣滞留:采用对溶液进行往返流动控制,可以有效减少炉渣滞留的现象,同时可以避免炉管的结焦。
4.增强管道维护:定期对炉管进行检查维护,及时更换炉管的老化、腐蚀和其他损坏部件,确保管道的畅通。
5.合理运行炉子:避免过分的马达强行开启,避免炉子内部的混合比例不正确等,从而导致结焦的现象。
结焦是乙烯裂解过程中广泛存在的问题,需要采取有效的预防措施,通过科学有效的工艺和管道的维护管理来减少焦炭的形成和沉积,保证乙烯的生产炉子的正常稳定运行。
乙烯及裂解炉技术是化学工业中的重要技术之一,主要用于生产乙烯和丙烯等化学品。
乙烯是石油化工的基本原料,可以用来生产许多有机化学品、合成橡胶、合成纤维等。
裂解炉技术是通过高温裂解反应将石油原料转化为乙烯和丙烯等化学品的技术。
裂解炉技术的关键在于高温裂解反应的原理和实现方式。
裂解反应是一种复杂的化学反应,需要在高温和低压的条件下进行,通常需要达到700~900℃,同时需要控制适当的反应时间和停留时间,以保证反应效率和经济性。
在裂解炉中,石油原料经过预热、混合、雾化、进料、反应、急冷等步骤,最终得到乙烯和丙烯等化学品。
根据不同的裂解工艺和技术特点,有多种裂解炉类型可供选择,如:
1. 管式裂解炉:是最早的裂解炉类型,由许多直立的管子组成,管内装有催化剂或反应介质,原料在管
内通过高温反应得到产物。
2. 延迟焦化炉:适用于重质油和渣油的裂化,通过加热将原料延迟焦化,最终得到轻质油和焦炭。
3. 流化床裂解炉:将原料与催化剂一起加入流化床反应器中,在高温和低压的条件下进行裂解反应。
4. 固定床裂解炉:原料在固定的催化剂床上进行裂解反应,催化剂可以定期更换。
总之,乙烯及裂解炉技术是现代化学工业的重要支柱之一,对于生产高品质的化学品和推动经济发展具有重要意义。
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乙烯裂解炉辐射段炉管的焊接
前言
中原石化总厂十万吨裂解炉,辐射段炉管所用材料为(Cr35Ni45+微合金),辐射段出口材料为
20Cr32NiNb。Cr35Ni45的合金系统较之以前的Cr25Ni35有了较大的发展,增加了Cr、Ni元素含量,
相应提高了耐高温性能。炉管采用离心浇铸的方法生产,其原始铸态表面为均匀分布有颗粒状凸起的
“珍珠”表面,这种表面不仅有利于热交换,而且对抗氧化和抗燃气腐蚀有利。管子的内表面有很薄
一层疏松组织,炉管的基体组织相当致密,主要由沿半径方向分布的柱状晶组成,内部没有气孔、夹
杂及缩孔等铸造缺陷。管件(包括180º弯头、90º吊耳弯头、Y型管等)为静态浇铸法生产,合金成
分不均匀,存在较大成分偏析,焊接时易产生裂纹。
1 焊接性分析
1.1 化学成分分析
炉管材料Cr35Ni45的化学成分见表1。
表 1Cr35Ni45的化学成分
化 学 成 分 (%)
C Si Mn P S Cr Ni Mo W Nb Cu Al
0.4~ 0.6 1.2~ 1.8 ≤ 1.5 ≤ 0.03 ≤ 0.03 30~ 37 40~ 47 ≤ 0.5 ≤0.30 0.5~ 1.5 ≤ 0.25 ≤
0.05
为了深刻认识炉管中主要元素及微量元素的作用,查阅了一些文献,并对其在耐热铸钢中的作用
进行了分析。
C:C与Cr、Mo、Ti、V、Nb等形成一次碳化物M7C3和NbC。在高温时效过程中,基体中的过饱和
固溶碳以细小弥散的M23C6析出,提高了钢的强度。另外增加碳含量还能抑制б相析出。但碳含量过高,
二次碳化物大量析出,会降低合金的韧性、恶化焊接性。因此Cr35Ni45合金含碳量不超过0.60%,
但Si是促进б相析出元素,加入量过多,使焊接性恶化、降低持久强度。裂解炉管硅含量一般控制
在1.50%~2.00%。
Mn:它能改善焊接性能,但固熔强化促进б相析出,加入量过多能降低合金的抗氧化性能。一般
控制在1.5%以下。
Cr:它是合金中主要的固溶强化元素和碳化物形成元素。它在材料表面形成致密的Cr2O3保护膜,
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对合金的抗氧化、强度、抗渗碳性能起着决定性作用。但Cr含量过高会导致б相析出,因而降低合
金的强度和韧性。
Ni:它是形成和稳定奥氏体,提高抗渗碳、抗氧化、高温强度和韧性的主要元素。对于裂解炉来
说,其抗渗碳性能的优劣是十分重要的,也是影响裂解炉寿命的主要因素。由于裂解炉在运行过程中
管内壁会产生渗碳,渗碳层的出现一方面在管内壁会产生附加应力,另一方面渗碳也使炉管材料的组
织和性能发生变化,结果会使炉管局部开裂或腐蚀穿孔。
W、Mo、Nb都是固溶强化元素,能提高合金的高温强度,抑制碳的扩散速度,但是加入过量则会
影响合金的抗氧化性能,并促进б相析出,降低合金的强度和韧性。
Nb、Ti、V它们形成碳氮化物,改变晶界碳化物形态,细化M23C6,使其均匀弥散分布,延迟碳化
物粗化过程,从而提高合金的高温蠕变强度
Al:它在奥氏体不锈钢中形成AlN,促进长期蠕变时б相形成和粗化,降低蠕变寿命。因此认为
Al在奥氏体耐热钢铸管中是有害元素,其含量应严格控制。
1.2 焊接性分析
炉管材料为铁基高铬镍合金,焊接性较差,焊接工艺措施稍有不当,便会出现问题,表现如下:
1.2.1 由于合金元素含量较多,导热性差,焊缝与母材容易过热,造成晶粒粗大,使接头力学
性能和耐蚀性能下降;
1.2.2 焊接时易出现热裂纹及再热裂纹;
1.2.3 对应变时效敏感。焊后如果残余应力较大,在时效过程或工作温度高于时效温度时,易
产生“应变时效”裂纹;
1.2.4 对焊道熔池裂纹较敏感;
1.2.5 焊接熔池液态金属流动性差,铁水发粘,熔深小,易出现焊口根部的熔合不良及促使凝
固裂纹的产生。
2 焊接方法及焊接材料的选取
焊接方法:主要考虑小的热输入及小的熔合比,故采用手工钨极氩弧焊。
焊接材料:因炉管用在高温条件下,所以高温强度,蠕变强度要求高,因此,炉管本体焊接材料
选取与母材相匹配的高碳同质焊材:牌号XTM,其公称成分为35Cr45Ni,具体化学成分见表2。
辐射段炉管出口材料为20Cr32NiNb,与辐射段炉管Cr35Ni45相焊时,焊接材料选择Inconel 82,
该焊材为镍基焊材,塑性较好,其化学成分见表3。
表2 焊丝XTM的化学成分
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化 学 成 分 (%)
C Si Mn P S Cr Ni Ti Zr Nb
0.42~ 0.48 0.5~ 1.8 1.0~ 2.5 ≤ 0.015 ≤ 0.015 34~ 37 43~ 47 0.05~ 0.15 0.05~ 0.10 0.5~
1.0
表3 焊丝Inconel 82的化学成分
化 学 成 分 (%)
C Si Mn P S Cr Ni Ti Nb+Ta
≤ 0.10 ≤ 0.50 2.5~ 3.5 ≤ 0.03 ≤ 0.015 18.0~ 22.0 ≥ 67 ≤
0.75
2.0~3.0
3 焊接
在焊接工艺评定的基础上,针对现场的实际情况,制定了现场的焊接工艺技术措施。
3.1 坡口型式
由于炉管材料的液体金属流动性不如一般钢铁材料,焊接工艺不良时很容易发生未熔合现象。如
果加大焊接电流以增大高温合金熔池金属的流动性,不但效果不大,而且还会造成过热的不良影响。
为使熔合良好且有一定熔深,坡口设计应与结构钢有所区别,坡口角度应适当增大,根部钝边应适当
减小。具体坡口型式见图1所示:
3.2 焊接工艺参数
表4 焊接工艺参数
焊材 牌号 规格 (mm) 焊接电流(A) 电弧电压 (V) 焊接速度(cm/min) 氩气流量
(L/min)
XTM InconeI82 2.4×2.4
Ф2.5
80~100 11~13 8~10 10~15
3.3 焊接
3.3.1 对口要求
管道对口应做到内壁平齐,如有错口,不得大于0.5mm, 对口时不得采用强力组对,应做到无
应力对口;
3.3.2 焊接工艺要点
图1
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焊接前应用丙酮清洗坡口,以防有害杂质对焊缝造成危害;焊接时,焊缝背面应充氩保护,氩气
纯度不小于99.99%;引弧时应在坡口内,以免在坡口外引弧对母材造成伤害;炉管开始焊接时,不
得将炉管组对时所用的工卡具拆除,至少焊接三层后方可拆除,以免由于外加因素产生的附加外应力,
使焊缝产生裂纹;焊接时应采用小线能量和小截面焊道;底层焊接时,应采用小电流,使电弧垂直对
准坡口中心,电弧应稍作摆动,保证坡口根部熔合良好。底层焊接时,打底厚度要相对较厚,以免底
层焊道强度不足,产生裂纹;打底完成经检验合格后,应及时进行次层的焊接,以防产生裂纹;次层
焊接时,应采用窄焊道技术,从第三层以上,应采用多道焊接技术;焊接时,应逐层对焊缝外观进行
检查;合格后方可焊接次层;多层焊时,应控制层间温度在100℃以下,以防接头过热,焊缝热影响
区晶粒粗大,使接头的强度下降;收弧时应填满弧坑,收弧时应先停弧,滞后停气,以防产生火口裂
纹.
3.4 焊接检验
渗透探伤:坡口着色,底层着色,面层着色。
射线探伤:100%射线探伤。
3.5 现场焊接实例
以辐射段出口的焊接为例,见图2所示.
1
2
3
4
A(现场安装焊口)
5
6
7
图2 十万吨炉辐射段出口
1-废锅
2-螺栓
3与废锅相联法兰
4-直管
5-支撑杠
6-Y型管
7-辐射段炉管
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3.5.1 焊接时出现的问题
A为现场安装焊口,件号4(材料为20Cr32NiNb)与件号6(材料为Cr35Ni45)相焊,焊接材料
选择Inconel 82,该焊材为镍基焊材,塑性较好。焊接方法为纯氩弧焊,组对完成后进行底层焊接,
底层焊接时,在焊缝中心处产生沿焊缝方向裂纹,经砂轮打磨补焊仍产生裂纹。
3.5.2 原因分析
3.5.2.1 材料本身的因素,该种材料较为难焊,易产生裂纹。
3.5.2.2 在底层焊接时,焊缝必将产生横向收缩,焊缝下部管子由于本身重力因素,不能向上
移动,焊缝上部由于与废热锅炉相联法兰已经把紧,不能自由伸缩。由于焊口两端的相对固定,焊缝
不能自由收缩,焊缝产生较大内应力,且底层焊缝厚度较薄,当内应力超过材料的强度极限时,焊缝
产生裂纹。
3.5.3 解决措施
3.5.3.1 在焊口下部的Y型管或90°弯管上加支撑杠或吊链,焊接时使支撑杠或吊链处于受力
状态,不能松动,以免由于焊口下方管子自重对焊缝产生的附加外应力。当焊接3层或3层以上时方
可将支撑杠或吊链撤除。
3.5.3.2 将与废热锅炉相连的法兰螺栓松开,让焊口上方的管子或法兰处于自由伸缩状态,确
保焊口无附加外应力。
3.5.3.3 底层焊接时,打底厚度要相对较厚,确保焊缝有足够的强度。
3.5.4 实际效果
采用上述措施后,焊接时未出现焊接裂纹,效果良好,满足了炉管的焊接技术条件要求。
4 结束语
炉管焊接时,除采用正确的焊接工艺外,还应采用合理的坡口型式及相应的技术措施,尤其是无
附加外应力,确保焊口处于自由状态,从而避免裂纹的产生。