Введение 3
1 Конструкционные особенности печей парового каталитического
риформинга природного газа 5
1.1 Назначение и конструкция печи риформинга природного газа ... 5
1.2 Свойства материалов для реакционных труб процесса риформинга 10
1.3 Особенности эксплуатации реакционных труб печи 13
1.4 Обзор повреждений катализаторной трубы печи 18
2 Исследования деформации реакционных труб в процессе
каталитического риформинга природного газа 25
2.1 Деформации изгиба 25
2.2 Изменение толщины стенки трубы 27
2.3 Физико-химические явления на поверхности печных труб 29
2.4 Деформация сварных соединений печных труб в процессе
эксплуатации 37
3 Специальная диагностика реакционных труб печи 42
3.1 Методика оценки деформации труб печи каталитического
риформинга 42
3.2 Результаты вихретокового контроля 46
4 Способы снижения количества деформаций реакционных труб печи
риформинга природного газа 60
4.1 Рекомендации по устранению выявленных дефектов
реакционных труб 60
4.2 Возможные способы оптимизации работы трубчатой печи 61
Заключение 70
Список используемых источников 71
Каталитический паровой риформинг углеводородов в трубчатых риформерах является наиболее распространенным процессом производства синтез-газа - сырья производства метанола. Реакции риформинга являются высокоэндотермическими, и тепло, выделяемое при сгорании топливного газа в топочном шкафу, передается в каталитические трубки главным образом посредством излучения.
В связи с тем, что паровая конверсия является эндотермичным процессом, возникает необходимость дополнительной подачи тепла, которое образуется за счет непрерывно горящих горелок внутри печи.
Трубные секции печей эксплуатируются при температуре стенок 800- 900°С и расчетным давлением 2,0-3,0 МПа. При такой температуре микроструктура материала подвергается необратимым изменениям, характер которых и определяет долговечность и надежность реакционных труб печи.
Опыт эксплуатации реакционной печи показал, что наиболее значимые систематически повреждающие факторы для труб печей риформинга - это ползучесть и деградация микроструктуры, межзеренное окисление, термоциклическая усталость. Перечисленные факторы и условия эксплуатации приводят к появлению дефектов, снижающих эксплуатационную надежность и промышленную безопасность.
Актуальность работы обусловлена высокой чувствительностью материалов реакционных труб печей парового риформинга природного газа к локальным перегревам в условиях технологического режима, которые влекут за собой различные виды деформации металла, в т.ч. деформацию изгиба, изменение микроструктуры материала, наружные трещины и др.
Объектом исследования являются реакционные трубы печи риформинга:
Год начала эксплуатации труб: 1999;
Дата предыдущего обследования: 2017;
Количество труб: 504;
Длина трубы: 10670 мм;
Наружный диаметр: 106 мм;
Толщина стенки 12 мм;
Материал трубы: 25Cr35NiNb.
Предметом исследования являются деформации реакционных труб печи риформинга природного газа в процессе эксплуатации.
Теоретико-методологическую основу для работы составляют: научные труды отечественных и зарубежных ученых направленные на изучения конструкции реакционных труб печи риформинга и возможные их деформации.
Методы исследования: с целью специальной диагностики реакционных труб в работе использованы вихретоковой и капиллярный методы.
Научная новизна исследования: в работе впервые приводятся данные по имеющимся деформациям реакционных труб печи риформинга агрегата аммиака, расположенного в г. Тольятти.
Теоретическая значимость исследования заключается в изучении влияния рабочих параметров процесса конверсии метана на деформации реакционных труб печи. Проведен патентный поиск отечественных и зарубежных методов и способов увеличения срока эксплуатации реакционных труб.
Практическая значимость исследования заключается в проведении экспериментальной части, основанной на методике вихретокового анализа материала реакционных труб печи риформинга метана.
Цель работы - повысить эксплуатационную надежность и промышленную безопасность печей парового каталитического риформинга для производства синтез - газа, который является сырьем производства метанола.
В представленной магистерской диссертации рассматривалось воздействия пароуглекислотной конверсии на возникновение дефектов реакционных труб печи риформинга.
Были изучены конструкционные особенности печей риформинга природного газа, а также реакционных труб печи. Трубные секции печей эксплуатируются при температуре стенок 750-900°С и расчетным давлением 2,0-3,0 МПа. При такой температуре микроструктура материала подвергается необратимым изменениям, характер которых и определяет долговечность реакционных труб печи.
Проведен анализ данных о возможных деформациях реакционных труб риформинга природного газа в процессе эксплуатации печи в условиях нормального технологического режима. Определено, что деформации формы, микроструктуры материала трубы, а также образование трещин на поверхности трубы связаны прежде всего с наличием зон локального перегрева материала.
В процессе специальной диагностики методом вихретокового анализа сварных швов и металла реакционных труб были выявлены реальные деформации. Определены возможные причины их возникновения.
Разработаны рекомендации по снижению количества деформаций реакционных труб печи риформинга природного газа.
Предложены возможные способы модернизации действующей технологии, направленные на увеличение срока эксплуатации реакционных труб печи за счет снижения температуры процесса и улучшения гидродинамических характеристик потока газа.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
