ท่อรีฟอร์มเมอร์คืออะไร? ฟังก์ชัน ข้อมูลจำเพาะ และการใช้งาน

A หลอดรีฟอร์มเมอร์ เป็นท่ออัลลอยด์หล่อแบบหมุนเหวี่ยงและทนความร้อน ติดตั้งไว้ภายในส่วนแผ่รังสีของเตาปฏิรูปทางอุตสาหกรรม โดยจะบรรทุกส่วนผสมของก๊าซในกระบวนการและไอน้ำบนตัวเร่งปฏิกิริยา โดยดูดซับความร้อนผ่านผนัง เพื่อให้ไฮโดรคาร์บอนเปลี่ยนเป็นซินกาสที่อุดมด้วยไฮโดรเจนที่อุณหภูมิโดยทั่วไปจะสูงถึง 800 ถึง 900 องศาเซลเซียส กล่าวโดยสรุป ท่อรีฟอร์มเมอร์เป็นทั้งขอบเขตแรงดันและพื้นผิวการถ่ายเทความร้อนที่ทำให้การปฏิรูปตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นไปได้

ท่อรีฟอร์มเมอร์ทำอะไรได้จริง

ภายในเครื่องปฏิรูปการสร้างไฮโดรเจน ท่อเหล่านี้หลายสิบหรือหลายร้อยหลอดแขวนในแนวตั้งในเตาเผา ซึ่งอัดแน่นไปด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีนิกเกิล หัวเผาที่อยู่รอบๆ ตลิ่งท่อจะเพิ่มอุณหภูมิของผนังด้านนอกให้สูงกว่าอุณหภูมิของก๊าซภายใน ทำให้เกิดปฏิกิริยาการปฏิรูปไอน้ำในขณะที่ส่วนผสมไหลลงผ่านตัวเร่งปฏิกิริยา เนื่องจากผนังท่อสัมผัสกับความร้อนสูงด้านหนึ่งและก๊าซปฏิกิริยาแรงดันสูงอีกด้านหนึ่ง ส่วนประกอบจึงต้องต้านทานการเสียรูปของการคืบ การเกิดคาร์บูไรเซชัน และความล้าจากความร้อนเป็นเวลาหลายปีโดยไม่เกิดความเสียหาย

บางครั้งวิศวกรเรียกส่วนประกอบเดียวกันว่าหลอดตัวเร่งปฏิกิริยา เนื่องจากองค์ประกอบดังกล่าวกักเก็บประจุของตัวเร่งปฏิกิริยาทางกายภาพ หรือเรียกว่าหลอดปฏิกิริยา เนื่องจากปฏิกิริยาการแปลงเกิดขึ้นภายในส่วนประกอบนั้น คำศัพท์ทั้งสามคำนี้อธิบายถึงส่วนทางกายภาพที่เหมือนกันในเตาปฏิรูป แม้ว่าท่อตัวเร่งปฏิกิริยาจะพบได้บ่อยในท่อแปรรูปทางเคมีและท่อปฏิกิริยาทั่วไปในบริบททางวิชาการหรือวิศวกรรมกระบวนการ

สภาพการทำงานและข้อมูลจำเพาะทั่วไป

การออกแบบท่อรีฟอร์มเมอร์อยู่ภายใต้ชุดพารามิเตอร์การทำงานที่แคบแต่มีความต้องการสูง ช่วงทั่วไปที่พบในโรงงานไฮโดรเจนและซินกาสมีดังต่อไปนี้

พารามิเตอร์	ช่วงทั่วไป
อุณหภูมิก๊าซกระบวนการภายใน	750 ถึง 900 องศาเซลเซียส
อุณหภูมิผนังท่อด้านนอก	สูงถึง 1,000 ถึง 1,050 องศาเซลเซียส
แรงกดดันในการออกแบบ	2.0 ถึง 4.5 MPa
เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก	100 ถึง 180 มม
ความหนาของผนัง	10 ถึง 20 มม
อายุการใช้งานการออกแบบ	80,000 ถึง 100,000 ชั่วโมง ประมาณ 9 ถึง 11 ปี

ตัวเลขเหล่านี้แตกต่างกันไปตามกำลังการผลิตของโรงงาน วัตถุดิบตั้งต้น และการออกแบบเตาเผา ดังนั้น โดยทั่วไปแล้ว ท่อจึงได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมต่อโครงการ แทนที่จะขายออกจากแค็ตตาล็อกคงที่

คุณสมบัติการออกแบบที่สำคัญที่กำหนดประสิทธิภาพ

ลักษณะการออกแบบสี่ประการแยกท่อรีฟอร์มเมอร์ที่เชื่อถือได้ออกจากท่อที่เสียก่อนเวลาอันควร

ต้านทานการคืบคลานและความร้อน ท่อจะต้องคงความเค้นที่อุณหภูมิสูงอย่างต่อเนื่อง โดยไม่มีการยืดตัวหรือแตกออกทีละน้อยตลอดอายุการใช้งาน
เรขาคณิตภายในสม่ำเสมอ เส้นผ่านศูนย์กลางของรูเจาะและความหนาของผนังสม่ำเสมอทำให้การไหลของก๊าซและการบรรจุตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นไปอย่างสม่ำเสมอ ซึ่งป้องกันจุดร้อนเฉพาะที่
ความต้านทานการกัดกร่อนและคาร์บูไรเซชัน พื้นผิวโลหะผสมจะต้องต้านทานการโจมตีจากไอน้ำ ไฮโดรเจน และบรรยากาศที่อุดมด้วยคาร์บอน ตลอดระยะเวลาการทำงานหลายพันชั่วโมง
ความแม่นยำของมิติ ค่าเผื่อความตรงและความกลมที่เข้มงวดทำให้การติดตั้งภาคสนามง่ายขึ้น และลดความเข้มข้นของความเค้นที่รอยเชื่อมและหน้าแปลน

ผลิตภัณฑ์ท่อเตาหลอมที่เกี่ยวข้อง

นอกเหนือจากท่อรีฟอร์มเมอร์มาตรฐานแล้ว ยังมีการใช้ส่วนประกอบที่เกี่ยวข้องหลายอย่างในระบบเตาปฏิรูป การแคร็ก และระบบเตา DRI แต่ละเครื่องได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมสำหรับสภาพแวดล้อมด้านความร้อนและกระบวนการเฉพาะ

การปฏิรูป ท่อรีฟอร์มเมอร์

อุตสาหกรรมดีอาร์ไอ ท่อรีฟอร์เมอร์ DRI

เตาแคร็ก ท่อแคร็ก (คอยล์เรเดียนท์)

การกลั่นน้ำมัน นักปฏิรูปการสร้างไฮโดรเจน

ชิ้นส่วนเตา แผ่นท่อ

เปรียบเทียบท่อรีฟอร์มเมอร์ ท่อตัวเร่งปฏิกิริยา และท่อปฏิกิริยา

เนื่องจากชื่อทั้งสามนี้มักใช้สลับกัน ตารางด้านล่างจะอธิบายว่าแต่ละคำใช้กันทั่วไปตรงไหน

ระยะเวลา	การใช้งานทั่วไป
ท่อรีฟอร์มเมอร์	ใช้เฉพาะในเตาปฏิรูปก๊าซมีเทนและการผลิตไฮโดรเจนและไอน้ำ
ท่อตัวเร่งปฏิกิริยา	เน้นฟังก์ชั่นการยึดตัวเร่งปฏิกิริยาเบดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในกระบวนการแปรรูปทางเคมี
หลอดปฏิกิริยา	อธิบายท่อจากมุมมองทางวิศวกรรมกระบวนการ โดยเน้นไปที่ปฏิกิริยาการแปลงสภาพ

การใช้งานทั่วไป

ท่อรีฟอร์มเมอร์เป็นส่วนประกอบหลักในทุกที่ที่กระบวนการต้องมีการควบคุมการแปลงตัวเร่งปฏิกิริยาที่อุณหภูมิสูงภายในเตาเผาที่ใช้เชื้อเพลิง

หน่วยผลิตไฮโดรเจนในโรงกลั่นน้ำมัน
โรงงานปฏิรูปมีเทนด้วยไอน้ำสำหรับการผลิตแอมโมเนียและเมทานอล
เตาแปรรูปเคมีปิโตรเคมีและถ่านหิน
เครื่องปฏิกรณ์เร่งปฏิกิริยาทางอุตสาหกรรมที่ใช้ในสายการผลิตเหล็กรีดิวซ์โดยตรง

วัสดุที่ใช้กันทั่วไปในการผลิต

ท่อรีฟอร์มเมอร์ส่วนใหญ่จะหล่อแบบหมุนเหวี่ยงจากโลหะผสมนิกเกิล-โครเมียมที่ทนความร้อน เนื่องจากวิธีการหล่อนี้จะสร้างโครงสร้างเกรนที่ละเอียดและสม่ำเสมอ ซึ่งต้านทานการคืบได้ดีกว่าวัสดุที่ขึ้นรูป กลุ่มโลหะผสมทั่วไปประกอบด้วยเกรด HP ที่ได้รับการดัดแปลงซึ่งเสริมด้วยไนโอเบียมและองค์ประกอบไมโครอัลลอยด์ เช่น ไทเทเนียมหรือเซอร์โคเนียม ซึ่งปรับปรุงความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงและยืดอายุการใช้งานภายใต้การหมุนเวียนความร้อนอย่างต่อเนื่อง

วิธีเลือกท่อรีฟอร์มเมอร์ที่เหมาะสมสำหรับโครงการ

การเลือกท่อรีฟอร์มเมอร์เป็นการตัดสินใจทางวิศวกรรมเฉพาะโครงการ มากกว่าการซื้อแค็ตตาล็อก โดยทั่วไปปัจจัยต่อไปนี้จะเป็นแนวทางในขั้นตอนการคัดเลือก

เงื่อนไขกระบวนการ ยืนยันอุณหภูมิการออกแบบ ความดัน และองค์ประกอบวัตถุดิบ เนื่องจากสิ่งเหล่านี้กำหนดเกรดโลหะผสมและความหนาของผนังที่ต้องการ
เค้าโครงเตา ความยาวท่อ เส้นผ่านศูนย์กลาง และการออกแบบข้อต่อปลายท่อต้องตรงกับโครงสร้างเตาเผาที่มีอยู่หรือที่วางแผนไว้
อายุการใช้งานที่คาดหวัง โดยทั่วไปอายุการออกแบบที่ยาวนานขึ้นจำเป็นต้องใช้โลหะผสมคุณภาพสูงและค่าเผื่อในการผลิตที่เข้มงวดมากขึ้น
คุณสมบัติผู้ผลิต ซัพพลายเออร์ที่ได้รับการรับรองอุปกรณ์รับแรงดันที่เป็นที่ยอมรับและมีประวัติกับผู้ประกอบการปิโตรเคมีรายใหญ่มักจะเสนอการควบคุมคุณภาพที่สม่ำเสมอมากขึ้น

คำถามที่พบบ่อย

โดยทั่วไปแล้วท่อรีฟอร์มเมอร์จะมีอายุการใช้งานนานแค่ไหน? ภายใต้สภาวะการทำงานที่เหมาะสม ท่อรีฟอร์มเมอร์ที่ผลิตอย่างดีมักจะมีอายุการใช้งานการออกแบบที่ 80,000 ถึง 100,000 ชั่วโมงการทำงาน หรือประมาณเก้าถึงสิบเอ็ดปี ก่อนที่จะแนะนำให้เปลี่ยนใหม่

ขนาดท่อรีฟอร์มเมอร์สามารถปรับแต่งได้หรือไม่? ใช่. เส้นผ่านศูนย์กลาง ความยาว ความหนาของผนัง และองค์ประกอบของโลหะผสมมักได้รับการปรับแต่งให้ตรงกับการออกแบบเตาเผาเฉพาะและข้อกำหนดกระบวนการของแต่ละโครงการ

อะไรเป็นสาเหตุให้เกิดความล้มเหลวของท่อรีฟอร์มเมอร์ก่อนกำหนด? สาเหตุที่พบบ่อยที่สุด ได้แก่ ความร้อนสูงเกินไปเฉพาะจุดจากการยิงที่ไม่สม่ำเสมอ การเกิดคาร์บูไรเซชันจากการสัมผัสบรรยากาศที่อุดมด้วยคาร์บอนเป็นเวลานาน และความเสียหายจากการคืบคลานที่สะสมจากการทำงานที่สูงกว่าอุณหภูมิที่ออกแบบ

ส่งข้อเสนอแนะ

ท่อรีฟอร์มเมอร์คืออะไร?