特殊热电偶解决石化加氢反应器、甲醇转化炉测温难题

2018/2/27 15:27:52 人评论 次浏览 分类:温度测量  文章地址://www.e-cumulus.com/tech/1804.html

石化加氢反应器和甲醇转炉温度测量也采用热电偶,这些工况的热电偶通常以改变热电偶结构及生产工艺、使用能长期使用于现场工况中的特殊热电偶保护管材料等方面来实现的。昌晖仪表在本文分享石化加氢反应器和甲醇转炉温度测量用热电偶的专业知识。

1、加氢反应器
①石化加氢反应器工况特点
代表现场为南京蓝星55kt/a 1,4-丁二醇(BDO)项目。在现代炼油工业中,加氢精制是不可缺少的工艺过程,加氢反应器是加氢装置的核心设备。它在10-25MPa高压、400-480℃高温、临氢及硫化氢等条件下工作,其操作条件较为苛刻。而反应器的床层温度是直接影响转化深度、产品分布和产品质量的关键因素。即通过测量各床层每个温度点的温度值,来分析转化深度、催化剂均匀程度, 以保证反应器正常运行。

②石化加氢反应器对热电偶的性能要求

从轴向看,一个加氢反应器由上至下具有多个催化剂床层和填料层,而每个床层的入口、出口均需测温,随着加氢装置规模不断扩大,反应器尺寸也越来越大,往往在床层中部还需增设1-2个测温点。从径向看,反应器的高温区域,也是主要取温点,包括反应器中心部位和距器壁1/3半径处的左右两点。因此,无论是轴向还是径向,都决定了参与加氢反应器温度采集的温度计应选用多点铠装热电偶整体铠装多点热电偶,其各点的长度由反应器的尺寸和床层分布决定。
整体铠装多点热电偶
                                                                      整体铠装多点热电偶

③石化加氢反应器解决方案
热电偶安装原则:根据取样的分布,可采用从器壁开孔的径向安装型和从封头开孔的轴向安装型。选择原则:对于反应放热大、内部结构复杂、床层数量较多的反应器,通常采用径向安装。根据上述的径向取温点,此时多为 3点式热电偶。而对于反应放热小、内部结构相对简单、床层数量少的反应器则一般采用轴向安装。同样为3点式热电偶,两两间隔120°均布在反应器直径的70%圆周上。
热电偶的设计思想及制作工艺:加氢反应器对温度测量的准确性要求很高,如各个床层出口径向温差不大于3℃, 加氢裂化装置中因温升快,所以要求热电偶具有较快的响应速度和较高的测量精度。对于大直径反应器,3个取温点已远不能满足准确采集温度分布的需要。工艺的大型化发展,需要能测量更多点铠装热电偶或整体铠装多点热电偶。
多点铠装热电偶-昌晖仪表
                                                                      多点铠装热电偶

多点铠装热电偶和整体铠装多点热电偶以两种不同的形式解决了同时测温、快速响应和多点采集的问题。在《多点铠装热电偶在炼化装置温度测量中的应用》文章中对这种热电偶的使用有详细介绍,加氢反应器采用多点铠装热电偶测量床温便于更换与拆卸,降低了维护成本和维修工作量,实现安全生产。


2、甲醇转化炉

①甲醇转化炉工况特点
代表现场为云南云维集团2Mt/a焦化工程甲醇装置和尼勒克县瑞祥1Mt/a焦化工程。
甲醇转化炉是高温、带压设备,炉内温度900-1650℃,压力1.9-2.5MPa,其事故处理及预防难度较大。转化炉内温度过高、焦炉煤气与氧气混合不均匀造成偏烧、温度速升、速降等是造成转化炉各种故障的直接原因,如何控制好转化炉内的温度是解决问题的关键。转化炉内温度控制不好,经常超温,将极易导致耐火材料烧穿,转化炉本体变形,此时只能停车修复转化炉本体 ,重新做耐火,更换烧嘴,造成直接经济损失。

②甲醇转化炉对热电偶的性能要求

热电偶套管材料必须具有抗高温氧化的能力,耐温需达1300℃,耐压能力强。因焦化现象的存在,所以要求套管拆卸方便。

③甲醇转化炉测温解决方案

热电偶保护套管材料的选择是重中之重,要求既能抵抗碰撞,经得起冲击,又必须具有抗高温氧化的能力。HR1300 和3YC52生产甲醇转化炉热电偶是最理想的材料。

转化炉在焦炉煤气与氧气混合不均匀燃烧的情况下,燃烧区局部温度短时间有可能达到1650℃以上,转化炉上层催化剂测温点的温度短时间有可能达到1300℃左右,HR1300和3YC52两种材料均具有优异的抗氧化性能,长期使用温度可高达1200-1300℃,短期使用温度可达1350℃。其中HR1300高温强度更好,能够适应转化炉上层催化剂测温点处的高温、氧化、冲刷严重的环境,是最适宜的转化炉套管材料。传统概念中的GH3039,GH214等合金材料,虽然具有耐高温性能,但在使用中易发生变形,所以不是适合的材料。

至于套管的制作工艺 , 考虑现场冲刷严重, 则应采用30mm锻棒单端深盲孔整体钻孔的制作方式,保证内孔不大于 6.6mm,偏心度不大于0.2mm/m,方能确保与测温元件紧密配合,并在强冲刷的工况下安全工作。

在焦化工程中,结焦现象非常严重,因此要求温度计结构具有方便快捷的可拆卸性。采用抽芯两节式分体结构,即保护套管与主体测温部分可分离,使套管拆卸、检查方便,一旦保护套管被烧毁时更换容易。

您如果对石化加氢反应器和甲醇转炉测温度用热电偶有好的建议和经验,期待您在页面评论区留言分享,大家共同为解决特殊工况测温难题做努力,这样用户才能更快使用上经济耐用的热电偶,让生产运行更加安全、经济。

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