PSA装置塔顶及送氢管线螺栓腐蚀断裂的分析及对策.pdf
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1、损伤失效与新材料104PSA 装置塔顶及送氢管线螺栓腐蚀断裂的分析及对策杨 旭(中国石油乌鲁木齐设备检验检测院 乌鲁木齐 830019)摘 要:某石化炼油芳烃生产部 70 000 Nm3/h 变压吸附制氢装置(PSA)吸附器塔顶及送氢管线螺栓(35CrMo、M27270 mm)断裂,10 台吸附器塔顶及送氢管线螺栓均发生不同程度的断裂,断裂部位都在同一部位,造成装置非计划性停工。通过对该螺栓进行各项检验及分析,结合现场工艺情况,找出了断裂失效原因,确定该螺栓断裂由应力腐蚀造成。关键词:塔顶吸附器及送氢管线 螺栓 应力腐蚀 硬度Analysis and Countermeasures of De
2、vice Top of Tower and Hydrogen Transmission Pipeline Bolt Corrosion and FractureYang Xu(Equipment Inspection and Testing Institute of PetroChina Urumqi Urumqi 830019)Abstract The top of the adsorber tower and the bolt(35CrMo,M27 270 mm)of the hydrogen delivery pipeline of a 70 000 Nm3/h(PSA)hydrogen
3、 production unit in the aromatic production department of a petrochemical refinery cracked.10 adsorber towers and bolts cracked in different degrees and cracked parts were at the same position,caused unplanned shutdown of the unit.Through various inspections and analysis of the bolt,combined with on
4、-site process conditions,the failure cause of the fracture was found out,and the fracture of the bolt was determined to be caused by stress corrosion.Keywords Tower top adsorber and hydrogen transmission pipeline Bolt Stress corrosion Hardness中图分类号:X933.4 文献标志码:B文章编号:1673-257X(2023)S2-0104-04 DOI:10
5、.3969/j.issn.1673-257X.2023.S2.022作者简介:杨旭(1984 ),男,本科,助理工程师,从事理化检验、压力容器压力管道检验工作。通讯作者:杨旭,E-mail:。(收稿日期:2022-11-02)1 引言2021 年 9 月,炼油厂芳烃生产部在装置例行检查时发现 70 000 Nm3/h 变压吸附制氢装置(PSA)吸附器塔顶及送氢管线螺栓附近有大量脱落的氧化皮,经宏观检查发现法兰孔中螺栓部分已断裂(35CrMo、M27270 mm),10 台吸附器塔顶均存在不同程度的螺栓断裂情况,送氢管线法兰连接螺栓部分断裂,断裂部位都在同一部位,因此造成装置临时停工。2 变压吸
6、附制氢装置(PSA)吸附器塔顶螺栓失效分析2.1 工艺流程及设备简介来自界外的混合原料气在压力 2.0 MPa、温度 20 40 下首先进入水分离器(D2951),分离掉气体中夹带的液体,再经流量计计量后,进入由 10 台吸附器(C2951A J)及一系列程序控制阀组成的变压吸附系统。变压吸附系统采用 10 塔操作,3 塔进料、4 次均压、顺放冲洗降压解吸的操作工艺。原料气自下而上进入 3 台正处于吸附状态的吸附器中,由其内部的吸附剂进行选择性吸附,杂质组分被吸附,而未被吸附的氢气在吸附压力下从吸附器顶部流出,获得产品氢气。大部分 N2、CH4、烃等组分被吸附在吸附第 39 卷 增刊 2 损伤
7、失效与新材料105剂上,通过减压,使被吸附的 N2、CH4、烃等从吸附剂上脱附,即得到解吸气,同时使吸附剂得到再生。其余 7 个吸附器分别进行其他步骤的操作,10 个吸附器交替循环操作,时间上互相交错,以此达到原料气连续不断地输入、产品氢气连续不断地输出的目的。变压吸附系统的解吸气来自吸附器的逆放和冲洗阶段。均压步骤结束后吸附器进行顺放冲洗步骤,来自吸附器顺放阶段的顺放气体经过程控阀进入顺放罐缓冲,再经调节阀调压后对吸附器进行冲洗,冲洗后的废气与逆放气混合后送出界外。在逆放步骤时,逆放初期压力较高的解吸气进入解吸气缓冲罐缓冲,再经调节阀调压后送出界外;逆放后期压力较低的解吸气则经调节阀调压后送
8、出界外。混合后的解吸气经流量计计量后连续稳定地送出界外。见图 1。图 1 吸附塔2.2 设备运行下存在的隐患风险本装置变压吸附系统采用 10-3-4/P 操作工艺,即设 10 个吸附器,任何时刻均有 3 个吸附器进料(处于吸附状态),4 次均压,降压冲洗解吸工艺。10 个吸附器依次执行吸附和再生操作,使原料气连续不断地输入,产品氢气连续不断地输出,整个操作过程在环境温度下进行。每个吸附器经过吸附(A)、降压平衡 1(E1D)、降压平衡 2(E2D)、降压平衡 3(E3D)、降压平衡 4(E4D)、顺放(PP)、逆放(D)、冲洗(P)、升压平衡 4(E4R)、升压平衡 3(E3R)、升压平衡 2
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