變換爐操作安全性分析
作者：侯國
來源：中國石化股份有限公司湖北化肥分公司
評(píng)論： 更新日期：2015年06月03日
摘要變換工藝的簡(jiǎn)要描述，通過分析變換工藝的工藝特點(diǎn)和壓力容器計(jì)算，說明變換爐的操作安全性及其操作建議。
關(guān)鍵詞 變化工藝 變化爐 設(shè)計(jì)計(jì)算 安全性 操作建議
1、變換工藝的簡(jiǎn)要描述
變換反應(yīng)映方程式：
反應(yīng)特點(diǎn)：可逆、放熱、反應(yīng)前后體積不變、反應(yīng)速度慢，必須依賴催化劑才能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。降溫、加壓、提高水碳比利于變換反應(yīng)的進(jìn)行，在工業(yè)化生產(chǎn)中，這些參數(shù)的選擇除了考慮設(shè)備等固定資產(chǎn)投資的經(jīng)濟(jì)性以及催化劑特性外，還要考慮操作成本、設(shè)備腐蝕等因素。湖北化肥分公司煤代油改造工程變換工藝流程如下：
?
流程中主要設(shè)備20臺(tái)，其中反應(yīng)設(shè)備3臺(tái)，換熱設(shè)備8臺(tái)，混合分離類設(shè)備9臺(tái)，分四個(gè)階段集中在3臺(tái)變換爐中完成變換反應(yīng)，變換爐設(shè)備特性以及變換各主要階段工藝氣成分?jǐn)?shù)據(jù)分別見表一和表二，本文結(jié)合工藝數(shù)據(jù)，通過壓力容器常規(guī)計(jì)算說明變換爐在操作中的安全注意事項(xiàng)并提出操作建議。
表一 設(shè)備特性表（壓力單位Mpa）
? | 名稱 | 規(guī)格尺寸 | 材質(zhì) | 設(shè)計(jì) 壓力 | 設(shè)計(jì) 溫度℃ | 工作 介質(zhì) |
1 | 第一變換爐 | φ3800×3200×（68+4） | 14Cr1MoR+304L | 3.9 | 475 | 變換氣 |
2 | 第二變換爐 | φ4000×3700×（76+4） | 15CrMoR+304L | 3.9 | 400 | 變換氣 |
3 | 第三變換爐 | φ4000×12150×64 | 15CrMoR | 3.9 | 290/255 | 變換氣 |
表二 工藝氣體成分表（溫度：℃，壓力：Mpa）????????????????????????
???? 氣體狀態(tài)和組成 關(guān)鍵點(diǎn) | 氣體狀態(tài) | 工藝氣體成分組成（%） |
溫度 | 壓力 | H2 | CO | CO2 | H2O | H2S |
原料氣分離器入口 | 160 | 3.8 | 23.2 | 51.9 | 3.2 | 15.9 | 0.4 |
一變 | 入口 | 261 | ~3.68 | 13.2 | 29.6 | 1.8 | 52.0 | ? |
出口 | 452.6 | 3.755 | 32.4 | 10.4 | 21.0 | 32.8 | ? |
二變 | 入口 | 280 | 3.6 | 28.1 | 9.0 | 18.2 | 41.7 | ? |
出口 | 338.7 | 3.564 | 33.8 | 3.3 | 24.0 | 36.0 | ? |
三變 | 一段入口 | 255 | 3.55 | 32.3 | 3.1 | 22.9 | 38.9 | ? |
一段出口 | 281.5 | 3.517 | 34.8 | 0.6 | 25.4 | 36.4 | ? |
二段入口 | 230 | 3.507 | 34.8 | 0.6 | 25.4 | 36.4 | ? |
二段出口 | 234 | 3.469 | 35.2 | 0.2 | 25.8 | 36.0 | ? |
4#變換氣分離器出口 | 40 | 3.421 | 54.9 | 0.4 | 40.1 | 0.3 | 0.3 |
?
2、變換爐筒體強(qiáng)度核算
通過對(duì)該單元主要設(shè)備變換爐的強(qiáng)度核算，說明設(shè)備的安全性以及在生產(chǎn)操作過程中必須注意的幾個(gè)問題。
計(jì)算依據(jù)GB150-1998第5.2條的規(guī)定：
設(shè)計(jì)溫度下筒體計(jì)算厚度 ???????????????????????????（5-1）
設(shè)計(jì)溫度下筒體計(jì)算應(yīng)力 ??????????????????????（5-2）
設(shè)計(jì)溫度下筒體最大允許工作壓力 ???????????????（5-4）
Pc ??????????????????????????????????????????????????設(shè)計(jì)壓力
Di???????????????????????????????????????????????????圓筒內(nèi)直徑
[σ]t???????????????????????????????????????????????? ???許用應(yīng)力
δe??????????????????????????????????????????????????? 有效厚度
φ
???????????????????????????????????????????????????? 焊縫系數(shù)
