煤制油天然气制氢烃类蒸汽转化炉设备操作规程.pdfVIP

煤制油天然气制氢烧类蒸汽转化炉设备操作规程

一、简介

以煌类为原料，用蒸汽转化法产合成氨原料气和氢

气，在合成氨、炼油、石油化工、冶金等工业部门具有特定

的地位。炼油厂的制氢炉、甲醇厂的制氢转化炉合成氨厂的

一段转化炉等都属于煌类蒸汽转化炉。其工作原理、操作参

数和结构设计等都大致相同。所不同的是合成氨厂因有二段

转化炉，因此其一段转化炉的转化率要低一些，残余甲烷比

制氢炉高一倍左右，一段转化炉的残余甲烷一般是12%-15%,

而制氢炉的仅5%-7%

o

就合成氨工业而言，目前世界上应有该法产的原料气

占其总产量的80%以上。天然气蒸汽转化最早由德国法本公

司，英国LC.I公司和美国美孚公司进行研究，1936年英国

建立了第一套产装置，1959年英国又建立了第一套石脑油

蒸汽转化装置，该技术得到了进一步的发展并日趋完善。煌

类蒸汽转化制氢的路线具有工艺流程短、投资省、能量利用

合理、自控程度高、环境污染少等优点，因此，应用极为普

遍。

为多产化肥支持农业，我国在上世纪70年代引进薄

8套以天然气为原料的大型合成氨装置，建于大庆、辽河、

沧州、齐鲁二化、泸天化、赤天化、云天化；80年代迄今又

引进8套以天然气为原料的大型合成氨装置，建于濮阳、锦

西、涪陵、合江、海南、乌石化。

二、烧类蒸汽转化概述

1.煌类蒸汽转化热力学

1.1化学反应

主要反应：

CH+H0-C0+3H-206288kj/kg•mol

422

CH+2H0-C0+4H-185098kj/kg•mol

422

CL+CO2f2c0+2压-247478kj/kg•mol

CO+H2O-CO2+H2-4H90kj/kg•mol

析碳反应：

C+2H2-74898kj/kg•mol

2C0-*C+C0+172580kj/kg•mol

2

C0+H-*C+H0+131390kj/kg•mol

22

对于烧类混合物(包括轻油)转化时，通过换算，用下列统

式表示：

CHm+(a+b)HzC)fAco+bCC)2+(1-a-b)CH4+(3a+4b—4—m

/2)H2

1.2影响平衡甲烷量的因素

根据反应式，用平衡转移的原理进行分析。

温度：因为是吸热反应，温度升高，则平衡甲烷量降

低，反之则升高。

压力：因为是增分子反应，压力升高，则平衡甲烷量

升高，反之，则降低。

水碳比：水碳比增加，相当于向系统中加入水蒸气。平

衡向生成一氧化碳的方向移动，甲烷量减少，反之，则升

高。

氢碳比：原料的氢碳比增加，相当于向系统加入氢气，

则平衡向生成甲烷饿方向移动，平衡甲烷量省错，反之，

则降低。

三、烧类蒸汽转化流程

1、凯洛格流程

天然气首先被压缩至3.6MPa,通过对流段预热至350℃

左右进入钻铝反应器和氧化脱硫槽，将硫脱至小于后与中压

蒸汽混合水（碳比为2.7-3.5）,再入对流段预热至520℃左

右，通过上集气管，猪尾管从辐射段顶部进入转化炉管，在

转化炉管内边反应边吸热，当离开炉管底部时温度达820℃,

甲烷量为10%左右，压力3.IMPa,经炉底分集气管和上

升管，0.5ppm温度升至850℃左右，出炉顶汇集子集气总管

再入二段炉。工艺空气压缩至3.3-3.5MPa并混入少量蒸汽

经对流段预热至450C后进入二段炉，与一段炉转化气混合、

燃烧、进一步转化、出二段炉的温度达1000C左右，甲烷

量小于0