关于热电偶套管在炼油提升管中延长使用寿命的改进

    热电偶测温的原理很简单,两根不同的金属材料焊接在一起,温度测量过程中产生热电电压,将电压转化成温度,这个原理一般技术人员都知道,但在测温过程中,热电偶的使用寿命和精度是一个重要指标。在石油化工的工况———高温、高压、有强腐蚀和冲刷的介质中测温,对热电偶保护套管的材质要求很高,尤其在炼油催化工艺过程中,为了油品的裂化催化提成,在油品中加入颗粒状的MCL2500或RAG26粉进行催化,这些粉在油中未溶解时是小颗粒,混合在油品中,当加压到约0·2 MPa时,其流速为13~16 m/s,催化中油品的温度在670℃左右,在快速流动中热电偶套管插在提升管中测温,正好首当其冲,如图1所示,在高温670℃工况下又经流速13~16 m/s的冲刷,热电偶套管在很短的时间内套管头部200 mm的位置被冲出一个缺口,致使热电偶被冲坏,有的套管头部在长时间中被冲刷成剪切形状,没有了套管头部,提升管内的油随着热电偶管外流,以前出现这种情况时热电偶制造厂在热电偶外套管中设置1个切断阀,仪表维护工只好将热电偶的切断阀关闭,把热电偶切断,致使这个测量点不能检测和显示温度。一直到停车大修时才换上新的热电偶。

    国内乃至世界上对催化提升管用的热电偶多数都是采用这种办法(圆形管)的基础上,喷涂一层钨基合金或钴基合金等,做套管的耐磨头进行使用,但也只使用一年或一年半就磨坏了。

    随着市场经济日新月异,国外油品的进入国内市场势在必行,中石化、中石油两大集团的一些炼油厂提出3 a大修1次,来降低成本提高经济效益。那么设备可以运行2 a,各种控制仪表可否在3 a中长期正常地运转,这就给热电偶测温能否正常工作提出了更高的要求。笔者在温度仪表制造行业已工作了几十年,思考这种套管冲刷穿孔后的规律,认为减小套管对冲刷的阻力是解决问题的关键所在,而减小冲刷阻力必须改变套管的形状。这和乙烯裂解炉炉出口的冲刷近似[1](笔者成功地解决乙烯裂解炉出口温度套管的长寿命,精度高等问题,使用寿命在4 a以上),只是炼油提升管是液体中有颗粒,有穿刷磨擦力,经研究分析从两个方面入手:一是把套管反常规设计,将原来圆柱形的套管改为棱柱和圆柱相吻合的柱体,热电偶移到套管上侧测温,这样可把冲刷面的厚度增厚。最关键的是迎着冲刷面改成了刀口形,又根据流体原理把冲刷力进行力的分解,使冲刷时基本上无冲刷阻力,即可称无冲刷阻力结构,如图2所示。由于热电偶移到上侧距液体较近,减少了温度滞后;二是耐磨处材质改为XH45M合金,这种材料在高温下表面生成氧化膜,增加硬度,提高了抗冲刷能力,从而,寿命可达3 a以上。