加氫爐爐管設計探討

謝龍

（中海油石化工程有限公司，山東 青島 266101）

目前煉油廠加氫過程主要有加氫精制和加氫裂化兩種流程，加氫反應的介質通常由加熱爐加熱至反應溫度，即加氫反應加熱爐。目前，大多數加氫工藝都采用爐前混氫的工藝流程，使得爐管處在高溫、高壓、臨氫狀態下直接見火操作的苛刻環境[1]。本文主要從設計角度對加氫爐爐管設計問題進行探討，為設計人員在設計該類加熱爐爐管時提供參考。

1 爐管設計選材

爐管是加熱爐系統設備中最重要的組成部分，也是設計過程中重中之重。在加熱爐爐管設計過程中重點考慮三個要素：爐管最高管壁金屬溫度，爐管工作的最高壓力，爐管內外部介質的腐蝕情況[2]。

1.1 材料選擇

按照上文提到的選材要素，加氫爐爐管最苛刻的操作條件一般是壓力18～20MPa，管壁溫度500℃左右[3]，同時爐前混氫的加氫爐存在H2+H2S的腐蝕，該腐蝕反應屬于可逆反應，反應如下：

顯然由于上式的可逆腐蝕反應，爐管須有良好的抗腐蝕能力。查詢相關材質的年腐蝕速率，爐前混氫的加氫爐爐管只能選擇18Cr-8Ni型奧氏體不銹鋼。

對于造價昂貴的加氫爐爐管，設計中除了考慮加熱爐運行中腐蝕外，還要考慮停工檢修期間爐管的腐蝕因素。因為裝置生產周期內H2+H2S腐蝕爐管生成硫化亞鐵。硫化亞鐵不穩定，在裝置檢修期間繼續與水和氧接觸，反應生成連多硫酸，反應如下：

加氫爐停工期間爐管依然存在拉伸應力，連多硫酸和拉伸應力共同存在下，爐管出現連多硫酸應力腐蝕開裂現象，連多硫酸腐蝕既有穿晶腐蝕，又有晶間腐蝕[3]。……