石油化工企业管道保温工程典型问题分析

石油化工企业管道保温的效果关系到安全、节能、投资经济性等诸多方面,对装置操作安全、工艺介质温度、降低能耗等方面均具有重要意义。文章总结了27家石油化工企业保温工程的典型问题,在材料及结构选用方面,存在保温材料选用不当、保温层厚度不合理及保温结构单一的问题。施工过程质量方面,针对保温层施工、保护层施工等环节统计了各类问题出现的频次,数据表明弯头施工为保温施工过程中的薄弱环节。探讨了各类问题发生的原因和可能产生的后果,并针对成品保护环节提出了相应的改进措施与建议。     

耐低温露点腐蚀非金属空气预热器的性能及应用

从解决炼油厂加热炉空气预热器的低温露点腐蚀问题出发,分析讨论了耐腐蚀非金属材料(搪瓷、玻璃、氟塑料、石墨及陶瓷等)空气预热器的材料性能、结构形式、传热性能和工业应用效果.分析表明:石墨和陶瓷空气预热器具有优异的耐腐蚀性能和稳定的结构强度,可以在烟气酸露点以下温度安全使用.     

新型石墨空气预热器的开发及应用

低温露点腐蚀已成为降低排烟温度、提高加热炉热效率的主要障碍,炼油企业现有的空气预热器在露点温度以下运行很快就会失效,无法进一步回收烟气余热。不透性石墨具有耐腐蚀性能强、导热系数大、表面不易结垢等特性,由其制成的空气预热器特别适用于露点温度以下的烟气余热回收。利用软件分析及试验优化,开发了新型石墨空气预热器,其换热性能优于一般的钢管式换热器。在中石化某分公司600 kt/a重整加热炉进行了工业试验,新型石墨空气预热器安全稳定运行1 a,加热炉排烟温度由138.9℃降低至93℃,解决了低温腐蚀问题,使加热炉热效率提高两个百分点,达到94.2%以上,投资回收期仅为6.2个月,具有广阔的应用前景。     

化学链制氧技术铜基氧载体的性能研究

在STA409PC热重分析仪上对Cu/Si氧载体的脱氧-吸氧性能加以研究, 并利用BET、SEM和XRD对所制备氧载体的比表面积、表面形貌和物相组成进行分析。结果表明, 在N₂氛围中, 当温度高于850℃时Cu/Si氧载体脱氧反应进入快速反应阶段; 氧载体在空气氛围中再生的快速反应温度高于400℃; 氧载体脱氧和吸氧的反应速率随颗粒直径的减小及气体流量的增大, 而增大但变化不明显, 而随反应温度的升高, 氧载体脱氧和吸氧反应速率都会急剧增大; 23次循环实验中, 氧载体脱氧-吸氧性能稳定, 经循环之后的氧载体, 颗粒表面变得光滑, 空隙率增加, 但机械强度降低。物相分析结果表明氧载体脱氧后的成分主要有Cu₂O和SiO₂, 吸氧后的成分主要有CuO和SiO₂, 氧载体的制备方法和循环性能有很好的稳定性和适应性。     

化学链制氧技术中铜-锆氧载体的动力学分析

化学链空气分离制氧是利用氧载体在脱氧反应器中脱氧-在吸氧反应器中吸氧、再生实现连续或间断制氧的新颖技术。本研究通过机械混合法制备铜-锆氧载体, 并对制备材料的物相组成、表面形貌及比表面积进行表征, 在STA409PC热重分析仪上采用程序升温法作相关机理探索, 分析气体流量、样品质量、升温速率、惰性载体添加比例对铜-锆氧载体脱氧和吸氧性能的影响。采用等转化率法求解活化能, 采用主曲线法确定动力学模型机理函数。 结果表明, 所制备的铜-锆氧载体物相稳定, 没有烧结现象的发生, 随ZrO₂添加比例的增大, 制备氧载体的比表面积逐渐增大; 当气体流量大于30 mL/min, 样品质量小于10 mg时, 氧载体的转化速率已不受样品传热和传质等内外扩散的影响; 随升温速率的增大及惰性载体添加比例的减小, 氧载体反应起始温度、最大反应速率出现温度及转化完全温度均向高温移动。等转化率法计算得到不同转化率下氧载体的活化能基本相同, 且不同惰性载体添加比例下活化能数值也相差不大; 氧载体脱氧和氧化反应都可用成核和核增长机理模型描述, 但模型中两种反应的级数不同, 前者为3, 后者为1.5。     

低温加热炉低氮燃烧器运行状况分析

为满足最新环保标准,炼化企业相继进行加热炉的低氮燃烧器改造,炉膛温度较低的加热炉运行过程中存在点火困难、火焰稳定性差、CO含量偏高的问题。从在炉膛温度低于650℃的加热炉中运行时,低氮燃烧器的运行环境和自身结构特性共同导致燃烧器运行过程出现问题。通过采取改善运行环境、精细化调节、增大燃料喷枪喷孔、优化燃烧器结构等措施,有效解决了航煤加氢炉低氮燃烧器燃烧中存在的问题。     

热媒自循环空气预热器热态试验

根据相变高效传热原理,开发了热媒自循环空气预热器。它具有负荷调节灵活、体积小、没有辅助能耗等特点,通过精确控制热媒自循环空气预热器的排烟温度,解决了烟气露点腐蚀及积灰结垢问题。利用遗传算法对热媒自循环空气预热器进行了优化设计,优化的空气预热器比常规空气预热器初始投资减少30%,年经济收益增加6%。通过热态试验研究了热媒自循环空气预热器的循环和调节特性。试验表明,充液率在40%~60%时,空气预热器传热效率最高;通过调节循环热媒阀门开度,排烟温度调节范围可达30℃,实现排烟温度的自动精确控制,避免烟气露点腐蚀。     

新型陶瓷空气预热器开发与应用

应用流体动力学模拟软件CFX对陶瓷蜂窝空气预热器进行了数值模拟和结构优化,确定烟气侧流体通道(流道)孔径为20 mm、空气侧流道孔径为15 mm的空气预热器性能最优。通过热态试验研究了新型陶瓷空气预热器的传热、阻力、密封和耐温性能,确定了陶瓷空气预热器的最佳运行工况:空气流道流速13～17 m/s,烟气流道流速10～15 m/s;换热系数26～30 W/(m~2·K);空气侧压力降300～750 Pa,烟气侧压力降200～500 Pa。在中石化某分公司400 kt/a酮苯加热炉的工业应用表明,新型陶瓷空气预热器能够实现加热炉烟气余热深度回收,突破了烟气露点腐蚀的障碍,加热炉排烟温度降至84℃,热效率提高到94.17%,投资回收期10.5个月。     

纳米气凝胶绝热材料传热方程拟合及结构设计

纳米气凝胶绝热材料是一种具有纳米多孔结构、导热系数最低的固体新型材料,由于缺乏传热基础参数,造成使用厚度偏差较大,成为制约该材料推广应用的瓶颈。文中利用管道保温试验装置模拟工况,采用纳米气凝胶绝热材料作为保温层,使用稳态法测量表面热流量,通过傅里叶定律计算得到纳米气凝胶绝热材料在t_m温度时的导热系数,从而拟合出纳米气凝胶绝热材料的传热方程,再利用Excel软件结合试差法自编程序对纳米气凝胶复合保温结构各层厚度进行计算。纳米气凝胶绝热材料和传统保温材料形成复合保温结构是最优使用方式,其中“纳米气凝胶毡+硅酸铝针刺毯”、“纳米气凝胶毡+硅酸钙”综合费用最小,可作为设备及管道保温的优选结构。