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煤化工变换炉选材分析探讨

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关键 词 变换炉 粗煤气 材料选择
随着 技 术 的 进 步 ，煤 化 工 行 业 无 论 是 气 化 ，
爆 ，腐蚀 性气 体 其 组成 为 Ｈ 、Ｃ Ｏ 、Ｈ ： Ｓ 。 由于人
还是 变换 、净化、合 成 ，都取 得 了长足 的发 展 ， 而变换工段 由于其操作 温度高 ，介 质成分和材料 １ Fra bibliotek影响选材因素分析
１ ． １ 介质 与工 况 易 燃 易 变换 炉 内工 作 介 质 特 性 为 中 度 危 害 、
注：工艺介质进出 口组分 中还可 能存在 Ｃ ０ 、Ｃ Ｏ ２ 、Ｎ ２ 、Ａ ｒ 、
Ｃ Ｏ Ｓ 气体。
表 ２ 主要技术 参数
刘
伟 ：工程师 。２ ０ ０ ６年毕业 于合肥工业 大学化学工 程专业。从事项 目建设及技 术改造 工作。联系 电话 ： （ ０ ５ ５ ）８ ６ ５ ８ ２ ０ １ １ ，Ｅ—
连多 硫酸应 力腐 蚀 开裂 。 本文就某合成氨装置中 ４台变换炉为例 ，炉 内进
的设计需要全 方位、多角度 考虑。以航 天粉煤加 压气化装置为例 ，在合成氨或甲醇 的工艺过程 中， 采 用 了耐 硫 宽 温 变 换 工 艺 ，即原 料 气 经 变 换 后 脱
除Ｈ ｓ和 Ｃ Ｏ ，变换 温 度适应 性广 ，实 际使 用效果
般认为氢分子 在高温高压 下易分裂成氢原
子 ，或在潮湿 的腐蚀性 气体环境 中发生 电化学反
应 生成 氢 原 子 。这 些 氢 原 子 被 钢 的 表 面 所 吸 收 ， 并 沿 晶界 向钢 的 内部 扩 散 。虽 然 这 些 氢 原 子 并 未
与钢的组分起化 学反应 ，也未改 变其组织 ，但使 钢材 内部晶粒间的结合力 降低 ，造成钢材 的延伸 率和断面收缩率 降低 ，降低 了钢 的韧性 ，使 钢变
脆 。对此 ，选 材一般 考 虑各类 抗氢 钢 。
１ ． ２ ． ２ 氢腐 蚀
氢不断侵人 而造成 的疏松多孔 的硫 化物垢层 中互 相扩散渗 透 ，在氢 的促进下加 速 Ｈ ： ｓ对钢材 的腐 蚀。同时高温富氢气体也 会引起一些诸 如表面脱 碳与 内部脱碳等常见损坏。 在这种腐 蚀环境 下 ，影 响腐蚀 速率 的主要 因 素为温 度 和 Ｈ ｓ浓 度 ， 目前 工 程 设 计 普 遍 采 用 Ｃ ｏ ｕ ｐ ｅ ｒ — Ｇ ｏ ｒ ｍ ａ ｎ曲线 来估算腐 蚀速率并确定 耐 蚀材料 。具体操作是 ：根据文献 ２中 ７ ． ３条规定 ， 由变换炉操作温度和 Ｈ ｓ浓度 （ 尔分数） ，查取 高温 Ｈ ＋Ｈ ｓ 腐蚀 曲线 ，得到相应钢材 的腐蚀 速 率 （ １ ＃ ～ ４ ＃ 变换炉腐蚀速率见表 ３ ） ，按变换 炉设 计使用寿命确 定腐蚀裕 量 ，当腐 蚀裕量 过大 ，应 选用耐蚀 性更 好 的材 料 ，或选 用不 锈钢 复合 板 ，
ＣＨＥ ⅡＣＡＬ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ ＤＥＳ Ｉ ＧＮ
煤 化 工 变换 炉 选 材 分 析探 讨
刘 伟 安徽晋煤 中能化工股份有限公司 阜 阳 ２ ３ ６ ４ ０ ０
摘 要 针对煤气化后得到的粗煤气介质特性和变换设备的操作条件，分析影响该类设备选材的因素，探
讨解 决方 法 ，提供设计参考依据 。
ｍａ ｉ ｌ ：ｌ ｉ ｕ ｗｌ ３ ９ ５ ６ ７ ０ ９ ０ ０ ０＠ １ ６ ３ ． ｘ ｏ ｍ。
刘
伟
煤化 工变换炉选材分析探讨
４ １
１ ． ２ 氢对 选材 影 响的分 析
１ ． ３ Ｈ Ｓ对 选材 影响 的分 析
影响变换炉 的氢 来源有 ：在 高温高压 临氢环 境下 ，部分氢分子分解 的氢原子 ；Ｈ Ｓ或者 Ｈ 在 潮湿的腐蚀性气体环境 中发生 电化学反应 生成 的 氢原子 ；在雨天焊 接或者 焊接操作 工艺不 当，焊 缝处渗氢 ；在不 加缓蚀剂或缓蚀 剂不 当的酸洗过 程中渗氢 ；炼钢时进人的氢等。 钢材暴露在高温高压含有 Ｈ 的介质 中时会发 生氢致损伤，其主要损伤形式为氢脆和氢腐蚀 。
质是 以 Ｈ ： ｓ为主 的活性硫 的腐蚀 － ５ Ｊ ，Ｈ ｓ在钢材
表面直接发生作用 造成腐 蚀 ，在 ３ ７ ５ ｏ Ｃ一 ４ ２ ５ ℃高
温条 件 下 腐 蚀 最 为 强 烈。 同时 Ｈ ｓ在 ３ ５ ０ ℃ 一 ４ ２ ５ ￣ Ｃ时还 能分 解 出具 有 更 强 活 性 的游 离硫 ，对 钢 的腐 蚀 更为 强 烈 。 在 富氢 环 境 中 ，金 属 原 子 和 Ｈ ｓ在 由 于原 子
１ ． ２ ． １ 氢脆
一
变换 炉 内的介质 中含 有 Ｈ ｓ气体 ，在 湿 态下 ，
Ｈ ｓ会对 变 换 炉 产 生 局 部 腐 蚀 ；在 高 温 （ ｔ ≥ ２ ４ ０ ￣ Ｃ）状态下 Ｈ ＋ Ｈ ｓ 气体会对设备造成高温均
匀腐 蚀 。
１ ． ３ ． １ 高温 Ｈ ２ ＋ Ｈ ２ ｓ 腐蚀 高温 Ｈ Ｓ 对设 备材料有极 强 的腐蚀性 ，其实
良好。此原料气来 自航 天炉 ，具有 高水气 比、高 Ｃ Ｏ含量、高硫份 （ 如用高硫煤 ）等特点 ，航天炉 存在变换推 动力大 ，温 度难于控 制 ，设备腐 蚀机
理 复 杂等难 点 。
出口主要工艺介质组分见表 １ ，主要技术参数见表 ２ 。
表 １ 工艺介质进出口组分
出于航 天炉 制气 的压 力较 高 （ ４ Ｍ Ｐ ａ 左右） ，
变换 炉在较 高压 力 、较 高 温度 （ 设计温度 ２ ０ ０ ℃ ～
５ ０ ０ ￣ Ｃ ）并有 Ｈ ： 、Ｈ ： Ｓ 、Ｃ Ｏ 、水蒸汽 等多种腐 蚀 性气体环境下工作 。气 体组分 的复杂性 和反应环 境的恶务 陛，使得 变换 设备 的选 材至关重 要 ，成
为设 计 中的难 点 。
腐蚀 机理 复 杂 ，一 直 未 能 得 到 很 好 解 决 。变 换 炉
口温度远高于其露点温度 ，Ｃ Ｏ 的腐蚀可以忽略不 计 ，但 Ｈ 和 Ｈ ｓ的腐蚀必 须考虑。在操 作工 况 下， 该类设备需要考虑 影 响选材 的主要 因素 ：高 温高压 Ｈ ： 腐蚀 、氢损 伤、高温 Ｈ ＋Ｈ ｓ均匀 腐 蚀 、热疲 劳 、设 备 结 构 。在 停 车 工 况 下 ，该 类 设 备需要考虑影 响选 材 的主要 因素：湿 Ｈ ｓ腐 蚀、

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一氧化碳变换工艺变换率的影响因素分析

一氧化碳变换工艺变换率的影响因素分析

一氧化碳变换工艺变换率的影响因素分析摘要：中国神华鄂尔多斯煤制油分公司鄂尔多斯煤制油分公司煤制氢装置是煤直接液化项目的重要装置，煤制氢装置主要是以煤和氧为原料，采用荷兰壳牌粉煤加压气化技术造气，生产出的粗合成气经过一氧化碳变换、酸性气脱除（低温甲醇洗）和变压吸附（PSA）氢气提纯等组合工艺产出氢气含量大于99.5%的合格氢气。

其中一氧化碳变换装置，是煤制氢工艺的主要产氢装置，主要为中、低、低串联全变换工艺，采用的催化剂为宽温耐硫变换催化剂。

催化剂活性的高低直接影响变换装置一氧化碳转化率既变换率，进而影响氢气产量。

关键词：变换；催化剂；反应中图分类号：TQ546.4 文献标识码：B1、概述一氧化碳变换反应是指原料气中的一氧化碳在其催化剂作用下与水蒸汽反应，生成氢气的过程。

变换反应根据催化剂不同主要分为耐硫变换反应和不耐硫变换反应。

对于以煤为原料的加压气化，由于硫含量比较高，目前国内外均采用耐硫变换催化剂。

本文针对神华鄂尔多斯煤制油分公司煤制氢装置中变换工艺的运行实践进行了分析,重点是对Co-Mo系耐硫变换催化剂及其变换率在工艺上高效使用情况进行总结分析，提高装置变换率并延长催化剂使用寿命，该研究在保障装置安全、稳定运行方面提供了技术与实践基础。

2、变换催化剂介绍神华鄂尔多斯煤制油分公司煤制氢装置采用Co-Mo系耐硫变换催化剂，为了保护催化剂，该类型的催化剂在出厂时一般以氧化态，该状态下催化剂活性较低，必须通过硫化剂进行硫化，使氧化态催化剂变成硫化态后才能发挥出较高的活性催化能力。

催化剂一般是在装置催化剂装入变换后、装置开工前进行硫化，通过循环通入含硫化氢的气体，对催化剂床层进行升温、硫化。

因为各装置硫化氢的来源不同，对催化剂进行硫化当前主要有两种方法：第一种是合成气硫化法。

合成气硫化法采用的是上游工段气化炉产生的煤气中氢气和硫化氢，其中硫化氢是通过在原料煤中掺加高硫煤来达到硫化氢的浓度要求。

第二种是循环氮气硫化法，该方法是以氮气作为主要载体，根据工况向氮气中加入氢气及二硫化碳，并通过高温下氢气和硫化剂的反应产生硫化氢来进行催化剂硫化。

煤制合成氨不同等温变换技术探讨

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煤制合成氨不同等温变换技术探讨曹志斌【摘要】2 kinds of isothermal conversion technologies used in HT-L for pulverized coal pressure gasification were introduced.Respectively from the process scheme,shift converter configuration,key equipment,catalyst and utility consumption as well as economic and technical indicators,the 2 technologies were compared and analyzed.The results showed that both processes had their respective advantages.But because the actual application time was short,the company should take overall consideration according to its situation and choose the isothermal conversion technology suitable for it.%介绍了应用于航天炉粉煤加压气化制合成氨过程的两种等温变换工艺技术,分别从工艺方案、变换炉配置、关键设备情况、催化剂、公用工程消耗以及经济技术指标等方面,对两种等温变换技术进行了比较和分析,企业在进行选择时,应根据自身情况,综合考虑,选择适用于自身的等温变换技术.【期刊名称】《煤化工》【年(卷),期】2017(045)004【总页数】3页(P34-36)【关键词】航天炉;等温变换工艺;合成氨;变换炉;催化剂;公用工程【作者】曹志斌【作者单位】航天长征化学工程股份有限公司兰州分公司,甘肃兰州730010【正文语种】中文【中图分类】TQ54航天粉煤加压气化（简称航天炉）于2009年进入长周期稳定运行以来，广泛应用于煤制烯烃、煤制乙二醇、煤制油、煤制己内酰胺等传统煤化工和新型煤化工领域。

大容量煤粉燃烧锅炉炉膛选型导则

大容量煤粉燃烧锅炉炉膛选型导则

大容量煤粉燃烧锅炉炉膛选型导则大容量煤粉燃烧锅炉炉膛选型导则引言在现代工业生产中，煤炭作为一种重要的能源资源，被广泛应用于各个行业。

大容量煤粉燃烧锅炉作为煤炭利用的重要工具，其设计和选型对于煤粉燃烧效率、运行安全性以及环境保护等方面具有至关重要的影响。

本文将从大容量煤粉燃烧锅炉炉膛选型方面展开深入探讨，以帮助读者更好地理解和应用于实践中。

一、大容量煤粉燃烧锅炉炉膛选型要素1.1 炉膛材料选择大容量煤粉燃烧锅炉炉膛的材料选择直接关系到其使用寿命和运行安全性。

常见的炉膛材料包括耐火砖、耐高温合金和陶瓷材料等。

在选择炉膛材料时，需要考虑炉膛内部温度、压力和煤粉燃烧产生的化学反应等因素，以确保炉膛的耐久性和稳定性。

1.2 炉膛结构设计大容量煤粉燃烧锅炉炉膛的结构设计应根据燃烧系统的特点和煤粉燃烧特性来确定。

常见的炉膛结构包括顶卧式、侧卧式和立式等。

在设计炉膛结构时，需要考虑煤粉燃烧的均匀性和燃烧效率，以及炉膛内部的流动情况和废气排放的处理等因素。

1.3 炉膛尺寸和形状设计大容量煤粉燃烧锅炉炉膛的尺寸和形状设计直接影响到燃烧过程中的热传导和热辐射效果。

在确定炉膛尺寸和形状时，需要考虑煤粉燃烧的充分和均匀性，以及烟气和废渣的排放和清除等因素。

1.4 炉膛进出口设计大容量煤粉燃烧锅炉炉膛的进出口设计应根据燃烧系统的特点和煤粉燃烧特性来确定。

合理的进出口设计可以提高燃烧炉膛的效率和安全性，并减少烟气和废渣的排放。

二、大容量煤粉燃烧锅炉炉膛选型步骤2.1 确定需求在进行大容量煤粉燃烧锅炉炉膛选型之前，首先需要明确项目的需求和要求，包括炉膛的容量、工作温度和压力等参数。

2.2 选取候选方案根据炉膛选型要素和需求，从各个方面评估不同的候选方案，包括炉膛材料、结构设计、尺寸和形状设计，以及进出口设计等。

2.3 进一步评估对选取的候选方案进行进一步评估和比较，包括使用寿命、能耗、操作和维护成本等因素。

选择具有较高性能和较低成本的方案。

大型煤化工装置压力容器选材宋文轩(优选材料)

大型煤化工装置压力容器选材宋文轩(优选材料)

大型煤化工装置压力容器选材、设计和制造研讨上海焦化有限公司 王霞 宋文轩随着世界经济特别是以中国为首的新兴国家经济迅速发展，能源需求日益增长，中国作为有丰富煤炭资源新兴国家，从上世纪九十年代始，大力发展煤化工技术，已成我们化工界的共识。

上海焦化有限公司从上世经九十年代至今已分别建成20万吨、15万吨、45万吨年产煤制甲醇和CO 装置，已正在安微无为建设60万吨/年煤制甲醇和CO 装置。

四套装置工艺流程见图1。

图1：煤制甲醇装置流程简图上述四套大型煤制甲醇项目在建设和投运过程中，关于压力容器的设计和制造的感悟在此总结后和煤化工行业的设计、制造及第三方设备监理的同行们共享。

煤制甲醇装置规模大型化是规模效益的需要，是甲醇装置发展的必然趋势，从九十年代初我国引进第一套德国鲁齐公司10万吨煤制甲醇/年装置，至今已发展至最大单套60万吨煤制甲醇/年装置，导致甲醇设备日益向大型化发展，压力容器的设备直径越来越大，设备壁厚越来越厚，举例见表1，对压力容器的用材、设计、制造、检验、运输和安装都提出了新的要求，例如在变换工段的一批分离器和换热器，在20万吨装置中，壁厚均小于30mm ，虽然采用了了复合板材料，但由于不需作设备整体消除应力热处理，变换热量回收冷却 低温甲醇气净化 20万吨煤制甲醇/年 45万吨煤制甲醇/年 15万吨煤制甲醇/年 60万吨煤制甲醇/年水煤浆气化气化原料气热量回收冷却精镏制精甲醇合成粗甲醇 CO 分离 醋酸装置商品精甲醇焦炉气转化转化气净化环保减排H 2S 回收制硫磺回收CO 2 制食品级CO 2因此复合板设备焊接工艺试板较易通过晶间腐蚀敏感性检验。

而在45万吨装置中设备壁厚均大于30mm，采用复合板材料，在设备整体热处理后，焊接工艺评定和产品试板要通过晶间腐蚀敏感性检验就大大提高了制作难度。

当壁厚越厚时为保证板厚方向尤其是板厚中部的机械性能，导致对压力容器的材料（包括板材和锻件）的冶炼、轧制和热处理要求越来越高，对压力容器制造厂冷热成形、焊接、热处理工艺技术的要求也越来越高。