煤净化设备变换管道线路及其防裂方法技术

本发明专利技术提供了一种煤净化设备变换管道线路及其防裂方法。在本发明专利技术的煤净化设备变换管道线路防裂方法中，变换管道线路中从上游至下游包括通过变换管道连接的循环氮气风机、开工加热炉、电动阀、变换炉，本方法包括：a)通过循环氮气风机对进入其中的氮气加压；b)氮气进入循环氮气风机下游的开工加热炉，在开工加热炉内加热至第一温度；c)氮气进入开工加热炉下游的电动阀加热至低于第一温度的第二温度，第二温度高于变换管道的露点温度；d)氮气进入电动阀下游的变换炉，将变换炉内的催化剂加热至第二温度；e)将具有预定压力的工艺气体送入变换管道线路。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及煤制氢及煤化工领域，具体地涉及煤制氢及煤化工中采用的煤净化设备变换管道线路的防裂方法及用于此的煤净化设备变换管道线路。
技术介绍
在煤制氢及煤化工领域中采用的净化设备在进行投料时需要开停车，此过程中净化设备的变换管道内经历氮气循环过程，以对变换炉中的催化剂进行加热。在开停车过程中，由于变换管道与送入的工艺气体之间有显着温差，导致净化设备的变换管道系统很容易发生应力腐蚀开裂，出现显着的贯穿性裂纹，由此导致变换管道破裂，被迫停产。这既导致变换管道系统寿命缩短，还同时影响了净化设备的操作效率。因此，需要提出一种防止净化设备变换管道开裂的方法。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种煤净化设备变换管道线路的防裂方法及相应的煤净化设备变换管道线路，其能够有效地防止净化设备开停车投料过程中变换管道的开裂， 延长管道的使用寿命，提高整个净化设备的操作效率。针对上述目的，根据本专利技术的第一方面提供了一种煤净化设备变换管道线路防裂方法，其中，一种煤净化设备变换管道线路防裂方法，变换管道线路中从上游至下游包括通过变换管道连接的循环氮气风机、开工加热炉、电动阀、变换炉，其特征在于，方法包括a) 通过循环氮气风机对进入其中的氮气加压；b)氮气进入循环氮气风机下游的开工加热炉， 在开工加热炉内加热至第一温度；c)氮气进入开工加热炉下游的电动阀加热至低于第一温度的第二温度，第二温度高于变换管道的露点温度；d)氮气进入电动阀下游的变换炉， 将变换炉内的催化剂加热至第二温度；e)将具有预定压力的工艺气体送入变换管道线路。具体地，根据本专利技术第一方面的变换管道防裂方法，其中，在步骤e)包括el)在变换管道线路的起始处，将预定压力的工艺气体以第一流速送入变换管道线路，预定压力在0. 2 0. 5Mpa范围内，第一流速在14. 86 18m/s的范围内；或者el)在工艺气体通过变换炉以后，将工艺气体的压力保持在第一压力且流速保持在第一流速，将工艺气体送入变换管道线路在变换炉下游的部分。具体地，根据本专利技术第一方面的变换管道防裂方法，其中，在步骤el)之后执行 e2)在整个变换管道线路的温度升至露点温度以上后，将工艺气体的流速调整至小于第一流速的第二流速，并将工艺气体的压力保持在预定压力，第二流速在6. 6 10m/S的范围内。具体地，根据本专利技术第一方面的变换管道防裂方法，其中，第一流速为14.86m/s， 第二流速为6. 6m/sο具体地，根据本专利技术第一方面的变换管道防裂方法，其中，预定压力为0. 2MPA。具体地，根据本专利技术第一方面的变换管道防裂方法，其中，第一温度在250 3000C的范围内，第二温度在220 250°C的范围内。具体地，根据本专利技术第一方面的变换管道防裂方法，其中，利用氮风机对变换管道系统进行加热。根据本专利技术的第二方面提供了一种煤净化设备变换管道线路，其用于执行根据本专利技术第一方面的变换管道线路防裂方法，变换管道线路中的部件通过变换管道相连，变换管道线路包括循环氮气风机，布置在变换管道线路的上游，对进入其中的氮气加压；开工加热炉，布置在循环氮气风机下游，将进入其中的氮气加热至第一温度；电动阀，布置在开工加热炉下游，将进入其中的氮气加热至高于第一温度的第二温度；变换炉，布置在电动阀下游，变换炉内的催化剂被进入变换炉的氮气加热至第二温度。具体地，根据本专利技术第二方面的煤净化设备变换管道线路，其中，还包括流速控制阀，布置在变换管道线路的起始处，或者布置在变换炉的出口端处，其中，流速控制阀在整个变换管道线路的温度升至其露点温度之前将工艺气体的流速控制为第一流速，在整个变换管道线路的温度升至其露点温度以上后将工艺气体的流速调整至第二流速。具体地，根据本专利技术第二方面的煤净化设备变换管道线路，其中，还包括第一中温换热器，布置在开工加热炉与电动阀之间，在开工加热炉加热的氮气的温度高于第一温度的情况下，第一中温换热器回收氮气中多余的热量使氮气的温度回到第一温度。具体地，根据本专利技术第二方面的煤净化设备变换管道线路，其中，还包括依次串联布置的低压蒸汽过热器、变换废热锅炉、第二中温换热器，布置在电动阀与变换炉之间， 在电动阀加热的氮气的温度高于第二温度的情况下，依次串联布置的低压蒸汽过热器、变换废热锅炉、第二中温换热器回收氮气中多于的热量使氮气的温度回到第二温度。本专利技术具有以下技术效果本专利技术的变换管道防裂方法采用了改进的工艺流程，使得在进行投料操作时，变换管道系统的管壁温度已经高于露点温度，由此有效防止管道由于露点腐蚀而导致的开裂。本专利技术的变换管道防裂方法延长了升温过程，由此减小了应力导向氢致开裂的可能性。 此外，本专利技术的变换管道防裂方法在开停车过程中扩大了氮风的输入范围，将整个变换管道系统全部涵盖到氮风加热范围内，从而进一步改善了防裂效果。应该理解，以上的一般性描述和以下的详细描述都是列举和说明性质的，目的是为了对要求保护的本专利技术提供进一步的说明。附图说明附图构成本说明书的一部分，用于帮助进一步理解本专利技术。这些附解了本专利技术的一些实施例，并与说明书一起用来说明本专利技术的原理。在附图中相同的部件用相同的标号表示。附图中图1和图2示出了现有技术中变换管道的管壁发生开裂的金相图；图3示出了采用根据本专利技术的变换管道防裂方法后的未发生开裂的变换管道的金相图；图4示出了现有技术中采用的变换管道中的氮气循环流程图；图5示出了根据本专利技术的变换管道防裂方法后，变换管道中的氮气循环流程具体实施例方式下面将结合附图通过示例性实施方式对根据本专利技术的变换管道防裂方法和装置进行详细说明。在对本专利技术进行说明之前，首先对采用现有技术的工艺时变换管道开裂的情况进行简要说明。以便本领域的技术人员更全面的理解本专利技术的设计原理。首先参照图1和图2，其中示出了采用现有技术工艺流程的变换管道开裂的金相图。从金相图中可以看到，管壁中的裂纹穿晶且分叉较少，经金相分析证实裂纹属于应力腐蚀开裂，硫化物腐蚀特征明显。进而，在利用腐蚀液处理金相试件时发现，裂纹中散发出强烈的硫化氢气味，这说明裂纹中残留大量硫或硫化物。在显微镜下观察，裂纹末梢有氢空穴，拐点处有粗大结节，也表现出应力导向氢致开裂。为了防止这种应力导向氢致开裂，就需要消除开裂的直接原因，通过对整个工艺流程进行分析后，认为开停车过程中管壁温度低于露点温度(Dew point)以及热变形应力叠加到焊缝残余应力之上，是管壁开裂的直接诱因。因此，分析认为，如果能够在开停车过程中对变换管道系统进行合理的预热，就可以显着消除管壁开裂的问题。基于此，本专利技术对净化设备中氮气循环的流程进行了改进，由此提出了一种变换管道线路防裂方法以及为了实现该防裂方法而改进的变换管道线路。根据本专利技术的变换管道线路防裂方法，其基本的出发点就在于在以工作流速将工艺气体(例如粗煤气)引入净化设备的变换管道线路之前，保证整个变换管道线路的温度升至其露点温度以上。这种预升温主要通过一下两个方面的任一个或者两者一起实现。一方面，对变换管道线路进行改造，使得加热至预定高温(第二温度)的氮气能够首先对一部分管线进行加热，使其达到露点温度以上；另一方面，控制送入工艺气体的速度，首先让低压的工艺气体以低流速通过整个或部分变换管道线路，对流经的变换管道线路进行缓慢的预升温，低压低本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：贾燕中，罗泽林，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，中国神华煤制油化工有限公司，中国神华煤制油化工有限公司北京工程分公司，
类型：发明
国别省市：