间二甲苯装置异构加热炉炉管剩余寿命计算.docVIP

PAGE  PAGE 7 间二甲苯装置异构加热炉炉管剩余寿命计算 　　摘要：某石化公司化工厂异构加热炉L-101为间二甲苯装置设备，迄今使用超过36年。为科学评价炉管剩余寿命，本文进行了炉管损伤机理分析，并通过在线红外热成像、依据API581确定了计算腐蚀速率。按照设计标准分别对对流段炉管和辐射段炉管进行了强度校核、蠕变强度校核和热应力校核，综合分析得到了炉管的剩余寿命。 　　Abstract： L-101， a heterogeneous heating furnace in a chemical plant of Petrochemical Industries Co， has used for more than 36 years. In order to scientifically evaluate the remaining life of furnace tube， the damage mechanism of the furnace tube was analyzed， and the corrosion rate was calculated by online infrared thermal imaging and API581. According to the design standard， the strength check， the creep strength check and the thermal stress check of the convection section tube and the radiant section furnace tube are carried out， and the residual life of the furnace tube is obtained by the comprehensive analysis. 　　关键词：异构加热炉；炉管；损伤机理；蠕变；剩余寿命 　　Key words： heterogeneous heating furnace；furnace tube；damage mechanism；creep；remaining life 　　中图分类号：TE963 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）31-0226-04 　　1 简介 　　某石化公司化工厂异构加热炉L-101为间二甲苯装置设备，该加热炉于1980年7月份投用，至今使用36年。该炉对流段主要用来预热抽余液塔底物料，辐射段主要用于加热异构反应器进料包括间二甲苯、乙苯、氢气等，L-101炉原始设计数据见表1。为评价炉管在长时间使用后能否继续安全运行以及预期剩余寿命对该台加热炉进行校核计算。 　　2 L-101操作工况及工艺 　　L-101炉为间二甲苯装置设备单元，其对流段工艺作用是预热抽余液塔塔釜液，流体返回抽余液塔再沸炉进行进一步加热后回到抽余液塔，提供抽余液塔馏分分割所需热量。L-101辐射段主要作用是加热异构反应原料，介质为新鲜氢气、脱氢塔底物料、脱重塔底物料的混合物料。2010年12月1日循环氢中氢气体积百分含量取样分析结果分别是80.04%、80.98%、79.17%、79.84%，入口补充氢中氢气体积百分含量为94.46%。取改造以前任一时间点数据2009年7月1日的循环氢中氢气百分含量分别为84.61%、89.92%、89.95%、90.04%、原料氢气中氢气体积百分含量为94.65%。2010年1月24日取对流段和辐射段进料进行硫含量分析，对流段和辐射段进料硫含量均小于5PPM。 　　L-101对流段有箱盖封闭，不能直接测量炉管表面金属温度，L-101炉运行稳定后的对流段排烟温度和对流段物料出口温度见表2。辐射段设有三个看火孔，分别设在东南面、东北面、西面如图1。于2011年1月24日用红外热像仪拍摄三个观火孔对面炉管热像图，采用FILR公司的ThermaCAM QuickReport分析热像图得出炉管的最高和最低温度见表3。 　　3 炉管损伤机理 　　3.1 腐蚀减薄 　　经测量，辐射段和对流段S含量均小于5PPM，其主要腐蚀机理为高温H2S/H2腐蚀，按照B=A*10-4/32/（1/106）（其中A为S含量，B为H2S含量，106为二甲苯分子量），计算得H2S含量小于0.001656mol%。按API581高温H2S/H2腐蚀，取对流段预测腐蚀速率为0.1mm/y，辐射段预测腐蚀速率0.36mm/y（表4）。辐射段只对弯头进行过测厚，取2007年4月和2009年11月（见图2）两次测厚数据进行实测腐蚀速率的推算。两次测量重叠的弯头共四个，由于同一个弯头两次测厚部位不一致，计算腐蚀速