制氢炉讲座精选演示课件.ppt

三、转化炉主要工艺参数残余甲烷残余甲烷指的是转化管出口处转化气中扣除水蒸气后的干基甲烷的含量。它是衡量转化反应深度的重要指标。合成氨厂由于有二段转化炉，一段转化炉残余甲烷一般只要求8～12mol%。而制氢的残余甲烷一般要求3～7mol%。温度因为烃类蒸汽转化反应是吸热反应，因此，不论从化学反应的平衡，还是从化学反应的速度来讲，升高温度对转化反应都是有利的。温度升高的限制主要在于炉管材质的耐热性能，转化气的出炉温度一般是800～850℃。国外转化气出炉温度有高达915℃的。压力提高操作压力，对反应的平衡不利，残余甲烷会增加，但是在可能的条件下，还是尽量提高操作压力，因为这样会有一系列工程上的优点。制氢炉的入口压力一般是2～3MPa。水碳比制氢炉的水碳比在3～4范围内。空速有原料气空速、碳空速等。国内一般取650(h-1)～1000(h-1)。-*-精选课件-*-精选课件四、炉型选择1.烃类蒸汽转化过程是伴有传热、传质、动量传递和复杂化学反应的综合过程，要求传热与反应必须相适应。因此，所选用的炉型、原料、催化剂和操作条件等应作为一个整体来考虑。2.制氢炉操作条件是炼油厂加热炉中最苛刻的，转化管系统使用的都是高铬镍合金材料，因此应选用单排管双面辐射炉型3.国内常用的是侧烧和顶烧两种。侧烧炉一般为双室立式炉，对流室置于两辐射室中间的上方，烟气上行，适宜于靠烟囱抽力自然通风。在两面侧墙的不同高度上布置梅花形辐射墙侧壁燃烧器。转化管布置在每个辐射室的中间。顶烧炉的辐射室为箱式结构，燃烧器布置在炉顶，一排燃烧器，一排炉管顺序布置。对流室布置在辐射室的下侧地面。烟气靠引风机抽出，炉膛负压也靠引风机形成，因此，引风机对顶烧炉是致关重要的，一般应采取一开一备。-*-精选课件五、转化管管系制氢炉转化管管系一般采用单管型，包括转化管、上下尾管和上下集气管，见图。大型制氢炉的上、下集气管一般还分为总集气管和支集气管。转化管在炉膛内的为加热段，炉膛之外的为伸出段。管内设置有支持催化剂的伞形托架，两端设置有法兰和法兰盖，以便装卸催化剂，见图。转化管均为内表面加工，外表面不加工的结构。内表面加工一则为去掉离心铸造的疏松层，二则便于内构件及催化剂的装卸；外表面不加工，一则因为离心铸造时外表面是致密层，二则是不平滑的表面相当于增加了传热面积，但是壁厚计算时应不包括外表面的铸造层，约～0.8mm。每根转化管都是独立的，其管心距不受弯头结构尺寸的限制。管心距增加，管子表面利用率增加，但到管心距为管径的二倍之后其利用率增加也不明显，见图。因此，制氢炉的管心距是根据结构设计在二至三倍管径之间选取。-*-精选课件转化管有冷底和热底两种结构。冷底结构有上支撑、下支撑和上下支撑三种型式。现在常用的是下支撑上牵引结构。热底结构一般为下支撑。尾管尾管一般采用Ф32×3.5或Ф25×2.5的细管制成柔性结构。其作用除传送工艺介质外，主要是补偿高温下转化管和上、下集气管的热膨胀，尽可能地减少热变形应力。为了改善尾管与接头焊口处的受力状态，通常采用恒力弹簧将尾管悬吊起来。上集气管由于工艺介质进口温度较低，上集气管直径一般较小，材质也较低。为了解决热膨胀引起的总集气管和支集气管三维位移问题，总集气管和支集气管宜采用恒力弹簧悬吊，并对支集气管采取适当的限位措施。-*-精选课件精选课件精选课件精选课件六、下集气管和下尾管2.1全热壁结构●直连式(Kellogg)●长尾管式●短尾管+推动杆式(FosterWheeler)2.2冷-热壁混合结构分集气管为热壁，总集气管为冷壁。几乎都用长尾管式。2.3全冷壁结构●直连式（德国UHDE）●短尾管式（法国TECHNIP）-*-精选课件精选课件精选课件精选课件七、国内全冷壁下集气管的研发●近年来，烃-蒸汽转化制氢技术迅猛发展：一方面表现在规模大型化，目前单台转化炉产氢量已达120000Nm3/h；另一方面表现在操作条件越来越苛刻，转化气出炉温度目前最高已达915℃●国外早在1960年代末期就出现了全冷壁结构（德国UHDE公司），为适应大型化和苛刻的操作条件，国外一些从事制氢和合成氨的大工程公司，如Lurgi,Topsoe,FosterWheeler等已先后采用全冷壁下集气管。但国内一直未掌握这门技术。●随着国内制氢转化炉大型化和操作条件越来越苛刻的要求，开发和研制全冷壁下集气管制氢转化炉已势在必行。SEI2000年以来研发的全冷壁下集气管已在高桥和沧州先后建造和投用了三台转化炉，1.5~3.5年来使用良好，填补了国内在这方面的技术空白。-*-精选课件八、SEI全冷壁下集气管技术特