煤制油换热设备与压力容器研制关键技术研究

焦智宇

摘要：现如今，我国综合发展水平显著提升，各行业领域对于能源的需求越来越多，全面推进了我国煤化工项目规模的拓展。为了着重提升我国现如今的煤制油水平，需要从多个角度入手，结合煤制油产业的主要发展形式，全面分析与研究煤制油换热设备与压力容器研制等多方面的关键技术。基于此，本文分别探讨了我国现如今所应用的煤制油工艺及主要产品结构类型，并围绕煤制油换热设备与压力容器等进行有针对性的研究，以期能够进一步推进我国煤制油产业的发展。

关键词：煤制油;换热设备;压力容器;研制;关键技术

引言：在新时代发展进程中，能源节约和充分利用对国家的发展有重要的意义和价值。我国当前在能源方面主要体现为富煤、少油、有气的特征，煤炭资源相对丰富，但是原油产量仍旧较低，而煤制油主要以煤炭作为原料，经过化学加工方法进一步生成油品和石油化工产品，所以本文针对煤制油换热设备与压力容器研制关键技术开展研究与分析有重要的意义和价值，更加符合了我国未来发展进程以及能源发展战略要求。

1 我国当前的煤制油工艺和主要产品结构

在我国现有能源结构中，煤炭整体储量庞大，价格相对稳定，始终在能源结构中占据主导地位，而煤制油也更加体现于以煤炭作为原料，通过化学加工方法和手段生成油品，主要技术为煤直接液化和间接液化两种方法。在煤制油工艺中，所生成的油品馏程相对较宽，可以在一定程度上等同于石油原油，但是也可以通过进一步的精炼和馏分切割分离等技术生成汽油、润滑油等成品油产品。此类产品，不论是直接产品还是通过再次加工之后的成品油都会被统称为煤基油品。

煤制油的主要产品结构可以根据不同的技术类型进行划分，例如在煤直接液化工艺方法中可以生成汽油、柴油、液化气等，而在间接液化工艺中主要以润滑油、柴油、煤油等基础油品为主，通过二次加工和化工反应之后，产品能够生成烯烃和化学品等多种类型。除此之外，也可以应用煤油共炼技术生成油煤浆液，并通过加强改制等多种化学方法生成清洁油品。随着当前我国煤制油产业的飞速发展和技术水平的不断提高，煤制油产品结构越发丰富，相关工艺水平不断增强，进一步满足了我国煤基油品等多方面的产品需求，促进我国煤制油一体化以及煤制油产业的飞速发展和进步。

2 煤制油换热设备与压力容器研制关键技术

2.1 煤制油换热设备分析

当前在我国煤炭间接液化项目中所采取的煤制油换热设备主要为循环换热分离器，此类换热设备在应用过程中是费托合成单元的核心设备，其外壳主要为压力容器，在费托合成单元中始终发挥着重要的作用。但是不容忽视的是此类换热设备和循环换热分离器在应用过程中仍然存在一定问题，导致现有设备运行受到严重的影响[1]。例如循环换热设备内件实现技术改变之后，相关连接部位往往需要应用单螺栓的连接方法，如在内部角钢以及中间箱体等位置安装固定螺栓，但是在进行换热设备运转过程中会导致设备入口始终处于封闭状态，这也导致螺栓无法实现热紧，甚至会在长期联运完成之后出现换热分离器及换热设备内部部分螺丝松动或脱落等多方面问题。除此之外，部分换热设备的反应器压力表所显示的压差与实际运行结果存在一定的误差，这也导致了相关人员无法及时准确地了解反应器内部液位情况。

从以上问题可以得知，煤质油换热设备在应用过程中需要切实提高运行水平，针对此类问题进行有针对性的解决，强化煤制油换热设备研制关键技术水平的综合性提升。首先针对换热设备内部螺栓固定方式或螺栓容易发生松动与脱落的问题，可以进行有针对性的改造与技术升级，可以对内件螺栓的固定方式进行改造和加强。例如将螺栓的螺杆与螺帽进行重新紧固，并在连接处位置采取点焊等方式确保螺栓的螺帽与螺杆能够紧密相连，同样也能避免此类内件固定螺栓在后期应用过程中受到多方因素的影响，继而产生松动、脱落问题，减少煤制油换热设备的故障发生几率。其次，可以针对换热设备的液位仪表进行更改，针对反应器压力表与实际误差相距较大的问题，可以应用差压式液位计准确测量液位，有效代替压力表式的液位仪，切实提高换热设备反应器测量过程中的精準度，同时也能根据反应器具体液位变化进行全面的观察与分析[2]。除此之外，可以对煤制油换热设备内部进行有效的改造，确保底部重要管线与阀门能够充分发挥作用，保障管线的畅通。技术人员可以直接在换热设备内部位置增加溢流围堰，要保障溢流围堰与换热设备内表面之间的高度差，可以控制在100mm的情况，此种设计形式能够有效减少螺栓以及换热器运行过程中其他杂物掉落后系统的几率，但是在安装溢流围堰之后，难免会导致设备内部液相流动出现积液或节流问题，因此可以在溢流围堰设置中增加筛孔，确保筛孔的均匀条件，既保障了换热器良好内循环，也能使得设备内部液相流动更加畅通有序。

2.2 煤制油压力容器研制关键技术分析

在煤制油换热设备和压力容器应用过程中，压力容器始终发挥着重要的作用，不论是哪一种煤化工装置，都需要应用关键压力容器，也正因如此，在对压力容器进行研制和分析选材时要全面提高综合技术水平。据此，本文首先主要围绕压力容器的选材关键技术进行论述，在我国煤化工装置中所应用的压力容器可以根据温度和压力等不同的情形进行分配，例如可以分为高温或低温容器，也可以按照压力划分为超高压、高压、中低压及真空压力容器等多种不同的类型，不同类型的压力容器在选材方面有不同的侧重点。在进行压力容器选材及研制过程中，首先需要考虑材料的最大厚度，在设计阶段需要根据煤制油换热设备与压力容器的相关设计要素和设计水平与专利工艺等，全面分析与研讨设备的具体参数和设备简图，确保相关工艺参数和耐腐蚀情况能够与设计标准相符;其次在最大厚度中要根据不同的压力容器类型进行确定，不同类型的材料都有最大厚度的限制，这也是我国很多钢板厂和锻件厂在材料供货过程中所需要提供的最主要参数之一[3]。

在进行煤制油压力容器设计与研制时，可以针对不同的设计与研制阶段进行有针对性的研讨。例如可以从报告研讨阶段，基础设计阶段、详细设计阶段等不同的层次进行研制与设计水平的提高。其次，要把握设计和压力容器研制过程中的关键性技术问题，例如疲劳设备设计问题、细高塔塔顶挠度问题以及设计装配图、主材标准和供货状态、防火涂料等基础性问题等等，都是压力容器研制的关键技术问题之一。例如在针对疲劳设备设计问题进行技术解决时，可以在结构设计和研制环节避免直接在压力容器的筒体位置焊接零部件，减少焊缝的缝隙，避免造成局部应力集中的问题;而在解决细高塔塔顶挠度问题中，可以根据高塔活动情况和设计地区所在经纬度情况分别复测挠度，也可以增设防扰流装置，严格开展高塔和裙座连接处焊缝的超声检测和磁粉检测，避免存在缝隙问题，提高压力容器研制关键技术水平。

总结：总而言之，近年来我国炼油化工企业实现了飞速发展，特别是在煤油一体化发展领域中，煤制油的综合水平显著提升，煤机油品成为了我国交通运输领域中的燃料重要来源之一，同时也着力提高费托合成技术水平，确保煤基油品的综合质量能够需求要求相符合。基于此，本文针对煤质油换热设备与压力容器研制关键技术开展有针对性的研究与分析，并结合具体的问题进行深入探讨，希望能够对我国当前煤制油行业设备改造与技术水平优化提供必要指导和参考。

参考文献：

[1]林宁.煤制油项目循环换热分离器内件及设备改造[J].山西化工，2018，38（04）：154-155+172.

[2]谭立平，尹甜.煤化工装置关键压力容器的选材方法[J].化工机械，2017，44（02）：121-124+212.

[3]王泽洋，王龙延.煤基燃料油品特性与煤制油产业发展分析[J].化工进展，2019，38（07）：3079-3087.