1、概述
加氢气加热炉（F6002）是一期合成装置硫回收工段关键环保设备，利用燃料气在炉膛内燃烧，加热炉管内的克劳斯尾气至300℃，高温尾气进入后续加氢反应器与催化剂反应，使尾气中的SO2与H2反应生成H2S，再经过后续装置除臭系统，用活化的菌将H2S中的S元素分解、除去，从而达到除臭的效果,从而降低尾气中的S含量，使尾气达到环保标准。该炉炉膛直径φ1800mm，炉膛高度4200mm，炉管呈辐射状分布在炉膛内，炉管中心距为φ1500mm，
2、运行情况
F6002自2009年建成后，调试合格，由于克劳斯尾气中S含量符合环保规定，设备采用盲板进行隔离； 2019年1月20日再次点炉投用，炉膛温度均在650℃，运行正常；2月22日凌晨炉膛温度忽然波动，达到840℃并运行20分钟，该温度已达到加热炉报警状态，工艺人员迅速采取措施，停炉并进行降温。
2月24日F6002炉膛降温置换合格后，拆除炉底燃烧器，对炉膛进行全面检查，发现24根炉管中有12根炉管开裂，其中有7根已经自弯头处断裂。
3、原因分析
根据炉管断裂部分，可以清楚地看到炉管材质已腐蚀变质，炉管内层有结晶现象，并且一碰即碎。初步怀疑炉管金相组织反生变化，炉管材料与介质发生了反应，形成了非金属物质。对炉管外侧进行光谱仪检测，材质为S30408。
 
1）设备防护不到位
F6002设备安装完后进行过试验，F6002加热炉燃料气主要成分由甲烷、一氧化碳、氢气、二氧化碳组成；克劳斯尾气由二氧化碳、一氧化碳、硫化氢、二氧化硫等组成，（氮+氩约含59%；CO2约含30%；H2S约含7%；SO2约含1%；CO等其他约含2%），根据断裂炉管所呈现的状态、炉管的工作环境以及管内介质，怀疑是1Cr18Ni9材质与尾气中的S元素在炉膛内的高温作用下发生硫化反应；试验完成后，未及时置换，充氮保护，没有及时隔离，从而导致硫与金属材料长时间缓慢反应并积聚，从而使炉管变质；设备闲置近十年的现状，炉管长期暴露在环境中，发生缓慢的氧化反应，在投入使用后由于炉膛高温，炉管与克劳斯尾气中的S、O元素发生化学反应，炉管晶间腐蚀严重，组织发生变化，不能继续使用。
2）样品进行全方位分析
原换热管管壁厚度为4mm，实际检测厚度高达6.5mm；不锈钢管材料发生了严重老化和严重的晶间腐蚀损坏，壁厚因腐蚀损坏变厚。按照颜色明显分为三层，依次为：①外层具有金属特征的管壁，厚度约1mm；②中部呈灰色的管壁，厚度约2mm；③内层呈结晶状断面特征的管壁，厚度约3.5mm。
 
 
a.     外层扫描电子显微镜观察可见：晶界粗化，有沿晶裂纹，EDS能谱测定结果与1Cr18Ni9材料化学成分相比，主要表现为S元素含量较高。光学显微镜观察可见：晶内和晶界上有很多粗化的第二相，材料完全老化，并伴有沿晶裂纹，依据DL/T1455-2015标准进行判定，老化级别大于5级，不符合要求；
b.     中部管壁由两种颜色不同的块状物机械混合而成，其中，一种块状物具备金属光泽，另一种块状物不具备金属光泽，呈灰色块状。EDS能谱测定结果与1Cr18Ni9材料化学成分相比，主要表现为S、O元素含量相对较高；
c.     内层具备金属光泽，所含元素种类大致相同，EDS能谱测定结果与1Cr18Ni9材料化学成分相比，主要表现为S元素含量相对较高。同时对样品内、中和外侧进行EDS能谱分析，详情汇总如下
 
换热管样品EDS能谱分析汇总表
元素
C
Si
Mn
S
P
Cr
Ni
Fe
O
备注
外侧
12.07
0.16
1.36
0.81
0
38.6
2.73
44.27
0
中侧
15.09
0.03
1.09
30.11
0.43
2.71
5.55
43.13
1.87
内侧
16.3
0
0.92
31.6
0
3.53
5.07
42.57
0
 
如上表，检测结果为：外层具备金属特性，但材料严重老化；中间层大部分金属与O元素反应，形成金属氧化物，失去金属特性，另有少部分金属保持金属特性；内层含有S元素的介质与基体金属反应，使基体金属晶界受到腐蚀，基体金属因严重晶间腐蚀而脆化。
3）设计方面存在缺陷
    原始设计中，换热管采用S30408，管内介质克劳斯尾气中CO2约含30%；H2S约含7%；SO2约含1%，具有较强酸性腐蚀，不能长时间满足生产需要。
4）试车方案不完善
最初试车方案没有完整考虑设备长时间闲置时的工艺处理等详细方案，没有彻底与外界环境隔离，是造成腐蚀的主要原因。
 
4、处理措施
1）优化设计
    经过与设计院及相关专家讨论，对换热管采用S32168材料代替S30408材料，可有效预防克劳斯尾气的腐蚀，同时满足长周期运行。
2）优化试车方案
   结合以前的试车方案，增加隔离、置换及保护相关措施；同时优化操作，严格控制升温速率和操作温度。
3）定期对维护
每三个月对加热炉进行检查和检测，增强风险控制，确保设备正常运行。
 
4  结论
经过以上技术整改，设备连续三个月正常运行，满足生产环保需要。



关于举办第二期“化工厂工
艺和系统设计高级培训班”
的通知
 
 
各有关单位：
化工工艺系统设计在工程设计中占有极其重要的地位，在整个工程设计中承上启下，要把施工图设计中所需的全部要求在系统设计中描述清楚。当前我国化工工艺系统设计和国外相比还有一定的差距。为提升化工工程师系统设计的能力和水平，保证工程质量，在成功举办首期化工厂工艺和系统设计（南京）培训班的基础上，汇总了参会代表的反馈建议并广泛征求了行业内相关专家的意见，中国化工企业管理协会决定于2019年11月20日-23日在济南举办“第二期化工厂工艺和系统设计高级培训班”。现将有关事项通知如下：
一、主办单位：中国化工企业管理协会
二、时间地点:
时  间：2019年11月20日-23日（20日全天报到）
地  点：济南市（地点确定直接通知报名者）
三、主要培训内容及师资介绍：
（详见课程安排表）
四、培训费用：
培训费：2800元/人（含培训费、资料费等），食宿统一安排费用自理。
五、参加培训对象：
各化工业主单位总工办、技术部、项目部负责人，工艺系统设计、管道系统设计、项目管理系统工程师；各化工工程公司工艺系统设计工程师；各科研院所、高等大专院校从事化工工艺系统设计的专业人员等。
六、论文征集：
本次培训将面向全国征集与主题相关的学术报告、论文、调研成果，印刷会刊（论文集）作为培训资料，请提交论文的人员于11月15日前将论文提交电子版发送至会务组信箱2331466365@qq.com，要求论文字数不超过5000字，文件格式为word文档
七、联系方式：
电    话：15652565785传    真：010-63811996
联 系 人: 尚丹     电子邮箱：2331466365@qq.com
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