煤化工甲醇制烯烃装置大型低温球罐选材

第37卷增刊VoL 37 Sup2008年8月PETRO-CHEMICAL EQUIPMENT制造技术文章编号:1000-7466(2008)增刊002203煤化工甲醇制烯烃装置大型低温球罐选材曹刚,王炜2,赵志3(1神华包头煤化工有限公司聚丙烯项目,内蒙古包头0140102.中国石油兰州石化分公司烯烃事业部,甘肃兰州7300603中国石油塔里木油田分公司人事处,新疆库尔勒841000摘要:煤化工MTO装置中乙烯球罐和丙烯球罐属于低温球罐。介绍了此类大型低温球罐钢板的选用情况,并针对煤化工这一新兴产业,给出了MTO装置大型低温球罐用钢板的选用建议关键词:球罐;低温;煤化工;MTO装置;钢板中图分类号:TQ050.4文献标志码:BMaterial Selection for Large Low Temperature SphericalTank in MTO Plant of Coal Chemical IndustryCAO Gang, WANG Wei", ZHAO Zhi(1. Shenhua Baotou Coal Chemicals Company, Baotou 014010, China;2. CNPC Lanzhou Petrochemical Alkene Dept, Lanzhou 730060, China;3. CNPC Tarim Oilfield Company Personnel Dept, Korla 841000, ChinaAbstract: The ethylene spherical tank and the propylene spherical tank are low temperaturespherical tanks in Methanol to Olefins(MTO)plant of the coal chemical industry. The selection ofsteel plate for large-scale low temperature spherical tank was introduced. A proposal for largescale low temperature spherical tank steel plate for the new industry of coal chemical has beenspecifically described.Key words: spherical tank; low temperature; coal chemical industry: methanol to olefinsplant; steel plate我国石油、天然气资源短缺,到2010年,中国石化工在这个背景下应运而生,煤制烯烃工艺是煤化油进口依存度将达到50%。近年来,国际石油价格工产业的重要路线之一,甲醇制烯烃装置(简称不断攀升,石油化工的成本越来越高,压力越来越MTO装置)是煤制烯烃项目的核心装置,乙烯、丙大,已成为制约我国经济发展的一个瓶颈。而我国烯低温球罐(作为中间产品储罐)是MTO装置的关煤炭资源相对丰富发展煤化工产业,有利于推动石键设备,其安全可靠性对于整个烯烃厂的安全平稳油替代战略的实施,满足经济社会发展的需要。煤运行起到至关重要的作用。收稿日期:2008-03-26作者简介:曹刚(1975),男,辽宁盘锦人,工程师长期从事炼油催化装置设备管理工作增刊刚,等:煤化工甲醇制烯烃装置大型低温球罐选材231神华包头煤化工MTO装置简介MTO反应器(温度480~550℃,压力0.04~0.05MPa),在催化剂作用下,甲醇脱水生成二甲醚,随1.1MTO装置后转化为烯烃,烯烃经过分离提炼出工业级乙烯和神华包头煤制烯烃项目是“十一五”国家核准的丙烯及其它烯烃产品,冉送到下游装置生产聚乙烯第一个煤制烯烃示范工程,以煤炭为原料生产过去和聚丙烯。只能利用石油为原料的烯烃及下游产品,是世界首采用全新技术的60×10′t/aMTO装置是煤制套且规模最大的煤基甲醇制烯烃(乙烯和丙烯联产)烯烃项目的核心装置,它联结上游的甲醇合成装置大型工业化示范装置年产乙烯和丙烯各30×10t。和下游的聚乙烯及聚丙烯装置,在煤制烯烃项目中MTO装置采用中国科学院大连化学物理研究处于十分重要的地位。所自主开发、世界领先的DMTO技术(MTO技术L.2MTO装置低温球罐工艺参数在国际上目前仅有美国UOP公司和中国科学院大MTO装置低温球罐工艺参数见表1,乙烯工业连化学物理研究所两家拥有),以甲醇为原料,进入裂解装置低温球罐工艺参数见表2。表1MTO装置低温球罐工艺参数操作/设计条件体积质量(单台)序号设备名称设备位号数量密度/g·cm度/℃压力/MPa乙烯储罐169V-101AD0.4330/-452.0/2.220002丙烯储罐169v-103AC0/-501.3/2.2表2乙烯工业裂解装置低温球罐工艺参数操作/设计条件体积质量(单序号设备名称材质密度/g温度/℃压力/MPa乙烯储0.431.5~2.0/2.32000~340JFE-HITEN610U2L丙烯储罐9 MnNIDR38.0~40.0/50.01.5~1.7/2.22000煤化工工业在国内属于新兴的产业,MTO装做法:一种是选用国产材料,另一种是选用进口材置低温球罐的选材没有完全可以借鉴的装置。虽然料。据不完全统计国内目前正在运行的1500m2低温球罐在国内乙烯工业中十分常见,但与MTω以上的乙烯球罐约60台,其中选用进口材料的球罐装置相比,还有一定的差异。从表1~表2中可以约20台(多为1700m3~2000m3)。看出,煤化工MTO装置中的乙烯球罐与乙烯工业20世纪90年代以前,大型乙烯球罐由于在低中的乙烯球罐的工艺设计参数相似,但丙烯球罐的温-30℃状态下使用,受到材料、工艺技术等限制,工艺设计参数差别很大。因此,MTO装置的低温直没有实现国产化,全部由国外进口。但从上世球罐可以借鉴乙烯工业中的低温球罐,但又要根据纪90年代起逐步釆用国产球罐用钢,在今后一段时本装置自身的工艺特点进行选材。间,我国(80~100)×10t/a规模的乙烯项目会不国内乙烯工业大型低温球罐的材料选用断增多,大型低温球罐国产化的程度将会越来越高2.1进口钢板使用情况情况调查目前在用的采用进口材料制造的1000m3以煤化工MTω装置低温球罐的选材应借鉴乙烯上的乙烯球罐,其材料主要有 REVER ACR610L、工业中低温球罐的选材,不但要做到有理可循、可NTUF490、SPV490Q+LT50以及 JFE-HIT依,而且还需要在不断的发展中逐步积累自己的经EN610U2L等。验,制定出适合自己的行业选材标准,达到安全、经早期采用 REVER ACR610L钢板制造的球罐,济的目的安装后未进行整体热处理,在球罐内壁多次出现过目前,国内乙烯工业低温球罐选材主要有2种裂纹球罐存在缺陷的几率较大。20世纪90年代石油化工设备2008年第37卷吉林石化公司和茂名石化公司的30×10t/a乙烯MTO装置的低温球罐,更应以保证安全稳妥的态装置中各进口了4台2000m3乙烯球罐,材料为川度进行选材。崎的SPV490Q+LT50,安装后未进行整体热处理运行一个周期之后,开罐检査情况良好,说明这类球3煤化工MTO装置大型低温球罐用钢建罐材料能够满足设备的正常使用,但应用的业绩相对较少。综上所述,我国对乙烯工业中国产大型球罐用从进口材质的使用情况看NTUF490使用制钢采取了谨慎的态度。虽然国内有能力研发制造大造的经验较多,已可以与国产的锻件匹配,经过整体型低温球罐,但还需逐步在工业生产中增加业绩,进热处理之后运行情况良好,球罐的安全使用性能较步积累生产数据,不断改良低温用钢材质才能大高。近些年,使用 JFE-HITEN610U2L制造乙烯球规模推广使用。对于当前国内煤化工MTO装置来罐的业绩也很多,例如吉化乙烯改造扩建工程,其中说,选用CF-62钢板制造2000m3的乙烯球罐,国的2000m3乙烯球罐即是釆用此类材料,安装后进产钢板还没有业绩,在使用安全上还存在不确定因行整体热处理,投产运行后情况良好。早期大多数素。乙烯球罐温度低、压力高,这就要求钢板的厚度从日本进口的乙烯球罐大多未进行热处理,在使用要增加,以满足球罐使用具有足够的强度。但钢板中出现过一些质量问题,球罐内壁有裂纹产生,钢板的厚度太大,这给焊接工艺增大了难度。CF-62钢的焊接裂纹敏感性较大。但随后的钢种不断进行改板具有较好的低裂纹敏感性,但在大线能量焊接性良,钢材加工和球罐制造的技术水平也不断提高,并能上还需进一步提高论证,并有待于制造安装大型且整体热处理工艺的合理应用,使得进口球罐的安球罐的业绩来证明。全使用性能有很大提高。由于甲醇制烯烃工艺属于新兴的一种烯烃制造2.2国产钢板使用情况工艺,在建设和生产过程中还存在着很多不确定的目前,在用的采用国产材料制造的1000m3以因素,因此,为了降低甲醇制烯烃装置的风险,根据上的乙烯球罐的材质均为国产CF-62钢(前文分析,建议选用国外现今使用较为广泛,技术比07 MnNiCrMoVdr钢),在大庆石化、兰化、扬子石较成熟的钢种,由此建议使用以下2种进口钢板制化等均有应用。从实际投用球罐的开罐检查情况表造低温球罐:①日本新日铁公司生产的N-TUF490明,国产钢板的安全使用性能还需综合评价。虽然钢板。②日本JFE公司生产的NK-HIT由国产钢材制造的乙烯球罐(到目前为止100%合EN610U2L钢板格),还未出现过因钢材本身引起的质量问题,但在此两种钢材的优点在于:①在国内乙烯工业中制造、安装上与进口钢板在性能上还存在着一定的低温球罐应用较多,积累了大量的设计、制造和运行差距。与进口钢板相比,国产钢板板幅小,因而制造经验,安全性高。②国内能生产与之匹配的锻件和球罐时球壳分片多,焊缝比较长,产生缺陷的可能性焊条,具有一定的经济性。③日本新日铁公司和较大。JFE这两家钢铁公司与国内一些球罐制造企业建立近几年,我国钢铁企业也加快了对大型球罐用了长期合作的伙伴关系,采购周期可以缩短,批量采CF系列钢板的研制,不断开发出新的钢种,经过全购经济性较高。且给出评审结论:B610CFL1和B61F12调质钢4结婷国锅炉压力容器标准化技术委员会的专家评审,并板可以用于制造冷压成形的低温球罐,但在该系列近几年来,我国大炼油、大化工发展迅速,煤化钢板应用于球形储罐时,应本着积极、慎重的原则,工也有了长足的发展,希望国内钢铁公司及材料研由有丰富使用经验的设计单位进行设计,并应编制究部门以此为契机,加快低温用钢的开发研制进程详细、合理的球形储罐制造、安装技术条件,并且在也希望国家有关部门及大型化工企业支持民族钢铁采用该系列钢板制造球形压力容器时,应当尽量避业的发展,给与必要的资金投入,生产出安全可靠开需进行焊后热处理的厚度范围。的低温用钢,扩大国产低温用钢的使用业绩,早日结从上面专家评审的意见可以看出,在采用国产束基于安全方面考虑,大型低温球罐用钢仍需进口CF系列钢板制造低温球罐时,特别是2000m3的的局面大型低温球罐,还釆取慎重的态度选材制造,对于