制氢转化炉炉管损坏原因的分析

徐 鹏

（大庆油田化工集团甲醇分公司合成氨车间， 黑龙江 大庆 163000）

甲醇分公司合成氨车间始建于2005年，装置生产能力为每年5 万t 液氨和0.86 万t 氢气。制氢工序的核心设备是转化炉。蒸汽转化炉是Linde-Selas顶烧式炉型。转化炉整体由钢结构框架支承，包括辐射段和对流段。辐射段由两炉管和三排火嘴组成。一共是78 根炉管和27 个火嘴。炉管的材质型号是Hp40nb。炉管内径114.3 mm，有效加热长度13 m。炉管两端分别与入口猪尾管，出口猪尾管相连，材质采用耐腐蚀、耐高温高蠕变强度的Incoloy800。出口集气管分为炉内热集气管和炉底冷集气管组成。辐射段炉管采用平衡锤吊挂的上支承结构。

制氢的转化流程是，3.6 MPa 的6 987 kg·h-1的天然气和23 268 kg·h-1的中压蒸汽经过转化炉对流段的天然气加热器将温度控制在550 ℃进入转化炉炉管进行反应，转化炉炉管内装有型号Z111YQ的镍触媒催化剂，反应温度在850 ℃，经过高温反应，生成H2、CO 和CO2。

反应方程式：CH4+H2O=CO+3H2

CO+H2O=CO2+H2

1 炉管损坏的情况

装置在每年的例行检修过程中，都会对转化炉炉管进行理化检验，包括射线探伤和超声波探伤。主要对炉管和焊缝表面以内部组织进行损伤监测，并进行评估报告。并且针对于泄漏和变形严重的炉管进行修补和更换工作。

通过这几年对炉管泄漏率的调查，并对炉管损伤原因的分析汇总来找到延长炉管使用寿命的方法。

表1 炉管泄漏率

针对于2020年的炉管泄漏原因进行调查。

由表2 可见， 转化炉蠕胀变形是炉管损伤的主要原因。

表2 泄漏原因

2 造成炉管损伤的原因

造成炉管损伤主要原因有：金属腐蚀损伤、金属疲劳裂纹、焊缝开裂、变形。……