煤化工变换装置的设备及管道选材要点

1 煤化工变换装置概述

变换装置的设备大体由变换炉、水分离器、洗氨塔、废热锅炉以及冷凝液回收系统与给水系统所组成, 而其相应的作用分别为调节碳氢比例、热量回收利用、冷凝液回收。在反应过程中主要是借助将一氧化碳与水汽在催化作用下生成氢气与二氧化碳的反应来实现对碳氢比例的合理配置, 在反应过程中还会释放出大量的热能, 这就给煤化工变换装置带来了较高的负荷。另外, 就煤本身而言, 首先它具有较高的可变性, 其中含有大量的硫元素、水分等等, 其次由于现今化工产业规模的不断升级, 煤的反应量也逐渐增加, 再加上我国现今所实行的可持续发展目标, 所以在对相应设备与管道材料进行选择的过程中, 必须要严加分析检测。就变换装置所包括的各类设备及其管道来说, 其工作环境基本上都处于高温临氢的状态, 因此选用适宜的材料能够在很大程度上为变换装置工作的稳定性给以保障。另外, 在实际操作环节中, 由于化工反应对温度、压强的作用较为敏感, 所以需要涉及到较多的操作过程, 因此所选用的设备还需要具备较强的可控性能, 以此来保证整个操作流程的稳定。

2 腐蚀作用对煤化工变换设备及其管道选材的影响分析

由于煤中含有较高比例的硫元素, 因此很容易对各类反应装置与管道产生腐蚀, 所以必须要在充分考虑腐蚀作用的基础之上, 才能够进一步完成对化工设备及管道的选择。首先, 由于各类煤的物质含量以及预选处理的方式不同, 所以参与反应的煤中所含硫的摩尔浓度是不一样的, 另外在实际反应的阶段中, 由于水分、各类气体的作用, 所产生的硫化腐蚀情况是不同且难以预估的, 所以在选材的过程中必须要对这一点加以充分考虑。其次, 煤炭中不光只有硫这一种腐蚀物质, 还有例如有机物、酚类等腐蚀物, 伴随着我国现今化工行业的不断发展, 煤化工变换的规模也不断扩大, 所以相应设备与管道所需要承受的荷载也不断增加。除此之外, 目前还并没有对煤化工产业所使用的煤炭种类给出明确的规定, 所以反应过程中的原材料性能很难得以保障, 这也是腐蚀作用的一大来源。

3 工艺流程对煤化工变换设备及其管道选材的影响分析

变换装置是煤化工企业完成其工艺流程的重要保障, 从另一个角度来看, 工艺流程无疑能够对变换装置的设备以及管道的性能产生直接的作用。比如, 为响应我国低碳节能的目标, 在对水资源与热能进行回收利用的过程中, 就涉及到了相应的废热锅炉与冷凝液回收系统等, 但是在该过程中由于回收利用物质存在对设备与管道有害的物质, 同时其运行的环境也较为极端, 如果选材不当就容易对该类设备与对应的管道产生不良的影响。就拿冷凝液来说, 由于其中包含了极大数目的硫化产物、酚类物质以及焦油等等对设备与管道有害的物质, 因此在材料的选择过程中必须要确保其具有较强的耐腐蚀与耐高温能力, 在设计的时候还必须确保其具有较高的密封性能, 以此来防止由于该类有害物质的泄露对目的产物生产以及生态环境保护的不良作用。而就煤化工艺来说, 虽然在设计时将其密封, 但是由于材料在受到不良作用的情况下很容易出现老化、腐蚀的现象, 因此必须及时进行更换, 这就需要在尽可能提升材料性能的同时, 提高相应设备管道的可拆卸能力。而材料性能主要不光是指其化学稳定性, 同时还必须具备较高的强度, 其衰减周期也应该尽可能长。另外, 再加上煤化工变换过程中的联动性, 所以在生产规模较大的情况下, 其对应的工艺流程也就更为复杂, 这无疑也就给相应的变换设备与管道带来了更大的负担。

4 煤化工变换设备及其管道选材分析

针对腐蚀作用, 在煤化工变换装置设备及其管道选材的过程中可以遵循如下原则:首先可以对煤炭的物质成分进行初步分析, 根据原材料中的腐蚀机理合理加入一些具有抑制效果的化学试剂, 以此来缓解变换装置设备与管道所需要承受的腐蚀作用。另外还应该有效改变其密封方式, 提升其密封材料更换的容易性。其次, 就其根本来看, 可以合理选用一些具有较强防腐性能的材料, 例如添加内衬或是直接使用不锈钢材料等等方式, 从根本上解决其腐蚀作用。另外, 还可以借助一些物理工艺对现有的设备与管道材料加以强化。针对高温情况, 一方面可以通过对温度的调节来降低硫类物质的腐蚀性, 另一方面还可以选用耐高温耐腐蚀的材料。但是就其工艺流程来看, 如果只是简单的使用耐高温、耐腐蚀的不锈钢材料的话, 由于焊接过程会使氯离子的腐蚀方向难以估计, 将会增加在修缮维护上的投资。针对这一现实问题, 笔者在参考相应资料的基础之上, 得出在设备与管道设计是应该合理选用铬钼钢、碳素钢等材料尽可能的增加设备以及管道的腐蚀余量。同时还应该通过对煤化工转变流程的特点、温度、与介质组分的综合分析来进行选材。

摘要：在我国现代化进程不断加快的时代背景之下, 化工行业也得到了迅猛的发展, 为我国的工业发展提供了充足的条件。本文首先对变换装置进行了简要分析, 进而分别就腐蚀作用以及工艺流程下煤化工转变装置与管道的选择要点加以说明, 以期能够为业界同行相关工作的开展给以一定的参考。

关键词：变换装置,设备及管道,腐蚀作用,工艺流程

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