석유화학 압력 용기란 무엇인가요? 설계, 표준 및 응용

석유화학 압력 용기 는 무엇 인가? 설계, 표준 및 응용

핵심 질문에 답합니다.석유화학 압력 용기 는 무엇 이며 일반 산업 압력 장비 와는 어떤 차이 가 있습니까?석유화학 압력 용기 는 탄화수소 가공 용도로 특별히 설계된 ASME 제8부 코드 압력 용기이며, 고온 (-46°C ~ 540°C) 에 견딜 수 있도록 설계된 용기입니다.높은 압력 (0.1~20 MPa), 수소황, 수소, 염화수소를 포함한 공격적인 화학 환경.이 용기들은 API 660 (콜 및 튜브 열 교환기) 와 같은 추가 산업 표준을 준수합니다., API 661 (공기로 냉각된 교환기) 및 NACE MR0175 / ISO 15156는 H2S 부분 압력이 0.05 kPa를 초과하는 산가스 서비스에 사용됩니다.황화물 스트레스 크래킹 (SSC) 을 방지하기 위해 강도를 조절한 재료와 용접 후 열처리 (PWHT) 를 요구하는.

1석유화학 압력 용기 설계 기본 원칙

석유화학 용기 설계는 ASME 섹션 VIII 압력 계산을 넘어 수소 부러지기, 온도 부러지기, 산기 서비스 저하,탄화수소 가공 환경에 특이한 순환 열 부하.

• NACE MR0175 산 서비스 준수:프로세스 스트림이 0.05 kPa (0.0007 psi) 이상의 부분 압력에서 0.45 MPa (65 psi) 이상의 총 압력에서 H2S를 포함하면 용기는 NACE MR0175 / ISO 15156 산성 서비스 요구 사항에 해당합니다.탄소 강철 부품은 22 HRC 최대 강도까지 제한되어야 합니다., 열에 영향을받는 구역 (HAZ) 을 Vickers HV10 ≤ 248로 제어합니다. 낮은 합금 강철 (예를 들어, SA-387 Gr.11/22) require PWHT at 620-690°C for 1-2 hours per 25 mm thickness to reduce residual stresses below 20% of yield strength and temper hard martensitic microstructures susceptible to *sulfide stress cracking (SSC)*.
• 수소 손상 및 고온 분해:수소 처리 장치 (수소 처리기, 수소 분쇄기) 에서는 수소 부분 압력이 350-450°C에서 3~20 MPa로 작동합니다. 재료 선택은 API 941 (넬슨 곡선) 에 따라 작동합니다.탄소강의 안전 운용 범위를 정의합니다.1.25Cr-0.5Mo 및 2.25Cr-1Mo 스틸. 넬슨 곡선 한계 이상, 고온 수소 공격 (HTHA) 은 메탄 거품 형성과 균열을 유발합니다.*라슨 밀러 매개 변수* LMP = T ((20 + 로그 t) * 10−3는 크립 파열 수명을 예측합니다, 여기서 T는 켈빈 온도이고 t는 시간이며, 20 년 사용 수명을 위한 설계 마진을 안내합니다.
• 온도 경화 방지:낮은 합금 Cr-Mo 스틸은 350-575 °C에서 P, Sn, Sb의 곡물 경계 분리,그리고 유연성에서 깨지기 쉬운 전환 온도를 높이는 요소 (DBTT)*J 인자* = (Si + Mn) * (P + Sn) * 104은 2.25Cr-1Mo 용기에 대해 100 이하로 유지되어야하며, 저 불순물 강철 (P ≤ 0.010%, Sn ≤ 0.005%) 을 지정함으로써 달성됩니다.제조 중 단계 냉각 열 처리 DBTT 변화 ≤ 28 °C를 확인, 깨지기 쉬운 골절없이 주변 온도에서 안전한 시작을 보장합니다.

2석유화학 압력 용기 주요 유형

석유화학 복합체는 압력 용기 가족을 배치하며, 각각은 정제 및 화학 합성 체인 내에서 특정 단위 작업에 최적화되었습니다.현장 설비의 대부분은 세 가지 주요 범주에 해당합니다.:

• 수소처리 원자로 용기:이 두꺼운 벽 (100-250 mm) 가조 벽 원자로는 수소 처리 및 수소 크래킹 서비스에서 8-20 MPa 및 350-450 ° C에서 작동합니다. 2.25Cr-1Mo-0에서 만들어졌습니다.25V (바나디움으로 변형되어 크립 저항을 향상시킵니다), 그들은 촉매 계층 사이의 차가운 수소 소화 구역을 가진 내부 촉매 침대를 갖추고 있습니다. * 라슨-밀러 매개 변수 *는 설계 온도에서 200,000 시간 크리프 파열 수명을 확인합니다.배 무게 500-1,500 톤은 특수 운송 및 중량 승강기 크레인을 필드 설치에 요구하며, 필드 용접 및 PWHT는 API 660/ASME 공동 요구 사항에 따라 수행됩니다.
• 껍데기 및 튜브 열 교환기 용기:API 620/660 및 TEMA 클래스 R에 설계된 이 용기들은 석유화학 단위에서 공급/폐출 열 교환, 재열 및 응축을 처리한다. 전형적인 설계는 600-1,500mm의 껍질 지름을 포함한다.,튜브 길이가 6~12m, 튜브 수가 200~5m000가벼운 탄화수소 서비스를 위해 탄소 강철 (SA-516 Gr.70) 에서 염화물을 포함하는 냉각 물을위한 듀플렉스 2205까지 다양한 재료가 있습니다.* 로그 평균 온도 차이 (LMTD) * 수정 요인 Ft > 0.75은 다중 통과 튜브 (1-2, 2-4, 또는 분산 흐름 TEMA G 껍질) 를 통해 유지된다.
• 3단계 분리기 용기:수평 ASME 배 (2-4m 지름, 6-15m 길이) 는 상류 및 중류 석유화학 시설에서 석유, 가스 및 물을 분리합니다. 0.-46°C에서 200°C의 설계 온도에서 1~10 MPa, 그들은 입구 장치 (발바지 유형 또는 사이클론), 안개 추출기 (파일 망 또는 발바지 팩) 및 석유-물 인터페이스 제어에 대한 빗판을 통합합니다.액체 섹션에서 1-5 분 동안 체류하는 시간은 100 μm + 물방울의 방울 침착을 보장합니다., 스톡스 법칙을 통해 계산됩니다: vs = g· ((ρw-ρo) · d2 / (18· μo).

석유화학 압력 용기 유형 비교 행렬

자주 묻는 질문 (FAQ)

질문: 석유화학 압력 용기에 대한 NACE MR0175 산성 서비스 분류를 유발하는 것은 무엇입니까?

A: 산성 서비스 분류는 프로세스 스트림에 H2S가 0.05 kPa (0.0007 psia) 이상의 부분 압력에서 0.45 MPa (65 psia) 이상의 총 압력에서 발생합니다. 이러한 조건에서황화물 스트레스 크래킹 (SSC) 은 탄소 및 저연금 강철의 신뢰할 수있는 실패 모드가됩니다.. NACE MR0175 / ISO 15156은 열에 영향을받는 구역을 따라 부서지기 쉬운 SSC 고장을 방지하기 위해 최대 경화 (22 HRC 가탄제철), PWHT 요구 사항 및 재료 제한을 요구합니다.

질문: API 941 넬슨 곡선은 수소 서비스용 재료 선택에 어떻게 안내합니까?

A: 넬슨 곡선은 작동 온도에 대한 수소 부분 압력을 그래프화하여 각 강철 등급에 대한 안전한 작동 구역을 정의합니다. 탄소 강철 곡선 아래에서는 SA-516 Gr.70이 허용됩니다.그 위에, 1.25Cr-0.5Mo (SA-387 Gr.11) 가 필요하며, 더 심한 경우, 2.25Cr-1Mo (SA-387 Gr.22) 또는 바나디오 변형 2.25Cr-1Mo-0.25V가 지정됩니다.곡선 한계를 초과하면 고온 수소 공격 (HTHA) 위험이 있습니다., 철강 내부에서 돌이킬 수 없는 메탄 거품 형성과 균열을 유발합니다.

질문: J 인수는 무엇이며 왜 2.25Cr-1Mo 석유화학 용기에 중요한가?

A: J 인자 = (Si + Mn) * (P + Sn) * 104은 낮은 합금 Cr-Mo 스틸의 완화 경직성에 대한 감수성을 정량화합니다.100 이하의 J 인수는 트램프 요소의 곡물 경계 분리 (P) 를 보장합니다., Sn, Sb, As) 는 단계 냉각 중에 유연성에서 깨지기 쉬운 전환 온도를 (DBTT) 28 °C 이상 올리는 문턱 이하로 유지됩니다.J > 100의 배는 냉동 시동 시 깨지기 위험, DBTT가 수년 동안 고온 서비스 후 주변 온도 이상으로 이동 할 수 있기 때문입니다.

질문: 석유화학 분리기에 효과적인 3단계 분리에 필요한 최소 체류 시간은 얼마입니까?

A: 액체 절단 거주 시간은 물방울 ≥ 100μm가 기름 단계에서 정착하기에 충분해야합니다. 스톡 법칙을 사용하여: vs = g·(ρw - ρo) ·d2 / (18·μo),가벼운 원유에서 100μm의 방울에 대한 종단 침착 속도 (μo = 5 cP), Δρ = 100 kg/m3) 는 대략 0.001 m/s 입니다. 2m 액체 깊이에서는 2,000초 (33분) 가 필요하지만,1~5분 간 실질적인 체류시간은 150μm 이상의 방울의 95% 이상의 수분 제거를 달성합니다..

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