一段轉(zhuǎn)化爐爐型設(shè)備操作規(guī)程

1、一段轉(zhuǎn)化爐爐型設(shè)備操作規(guī)程1、 1 烴類蒸汽轉(zhuǎn)化爐的要求：（ 1）烴類蒸汽轉(zhuǎn)化爐的工作條件比較苛刻，使用的都是 耐高溫的鎳鉻的合金材料，因此在爐子設(shè)計時要求合理使用 爐管及盡量降低對爐管的要求，防止局部過熱，使周向和軸 向溫度分布均勻。（ 2）烴類蒸汽轉(zhuǎn)化是伴有傳熱、傳質(zhì)、動量傳遞和復(fù)雜 化學(xué)反應(yīng)的綜合過程，要求傳熱與反應(yīng)必須相適應(yīng)，對于并 行的復(fù)雜反應(yīng)，能夠控制其反應(yīng)的進程。設(shè)計時所選用的爐 型、原料、催化劑和操作條件是一個整體，不能亂套，我國 兩湖的氣改油工程中出現(xiàn)的問題就是一個教訓(xùn)。（3）力求爐子結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。（4）熱能利用率高。1、 2 現(xiàn)目前世界上有代表性的 I.C.I 、 Top

2、se、 kellogg 和Foster Wheeler 四種爐型。現(xiàn)結(jié)合神華天然氣裝置，主要介 紹 Kellogg 型轉(zhuǎn)化爐1、2、1、Kellogg 型轉(zhuǎn)化爐引進的年產(chǎn)30*104t合成氨裝置中的轉(zhuǎn)化爐，如圖:出氣骨上幵曽出口總習(xí)黠堆口血骨曲卜7*皺作于呑-ffl 116血1嗨一段轉(zhuǎn)化爐1）轉(zhuǎn)化爐結(jié)構(gòu)尺寸為 13m（長）*17m （寬）*10m （高）爐內(nèi)裝有378根爐管、分為9排、每排42根。每排爐管下 端與一個下集氣管焊接，下集氣管外面有輕質(zhì)絕熱材料保溫，集氣管的中間又焊上一根上升管，九個上升管伸出爐頂 與集氣總管連接，集氣總管內(nèi)襯耐火材料。這種爐管排列又 稱豎琴式，增加產(chǎn)量，只需增加排

3、數(shù)即可。2）催化劑管及下集氣管的重量是由固定在爐頂鋼架上的 189 個彈簧支架承擔(dān)，上升管和輸氣總管的重量由幾個輸 氣管彈簧承擔(dān)，因此，九排爐管及輸氣總管均處在彈簧支架 的彈性吊掛狀態(tài)。這種全部采用鋼性焊接的管排在操作時因 熱膨脹差而產(chǎn)生熱應(yīng)力就可以大部分被這種彈簧吊掛系統(tǒng) 所吸收。 、3）輻射室頂部共裝有 200 個自吸式燒嘴，爐底下煙道 內(nèi)都設(shè)置一個輔助燒嘴，以供給對流段熱量不足。4） 脫硫后的工藝混合氣預(yù)熱至510 C由上集氣管經(jīng)上 豬尾管通入轉(zhuǎn)化爐內(nèi)，氣流從上向下流動，邊加熱邊反應(yīng)，轉(zhuǎn)化爐管出口處溫度達823C,進入下集氣管經(jīng)上升管再加熱至868C,進爐頂?shù)募瘹饪偣芎笤龠M入二段爐。燃料

4、天然 氣經(jīng)燒嘴燃燒后垂直向下，出輻射段溫度為1025 C左右，經(jīng)對流段，最后由引風(fēng)機引出，其溫度為252C .5） 爐管規(guī)格為少112m（外徑）*少71 mm（內(nèi)徑）*9582 mm（總長）材質(zhì)為 HK-40,設(shè)計溫度為 932C，設(shè)計壓力為3.4 MPa,操作時，管外壁最高溫度為899 C,進口壓力為 3.6 MPa,進出口壓差為 0.5 MPa .傳熱面為1286.7 m2, 爐管熱負(fù)荷為73。5MW傳熱強度為55700W/m催化劑裝載 量為15.3m3，催化劑型號為 C-119.規(guī)格為：上層少15.9 （外 圓）*少6.4 （內(nèi)圓）*6.4 （高）；下層少15.9 *少6.4*9.5 或

5、少15.9 ） *少6.4*15.9。下集氣管材質(zhì)為Incoloy-800; 上升管材質(zhì)為Superthem （超熱合金鋼），規(guī)格為少123*少91*9536 ,傳熱面為 32.5 m .1 、 2 、2 Kellogg 型轉(zhuǎn)化爐的特點：1 ） Kellogg 型轉(zhuǎn)化爐的特點之一：是采用了豎琴式爐 管結(jié)構(gòu),取消下豬尾管,一排垂直地焊接在下集氣管上,而 由上升管經(jīng)工藝氣引出爐外,爐管和上升管都置于爐內(nèi),都 處于高溫下工作,雖然上升管的溫度稍高于轉(zhuǎn)化爐管,但材 料的線膨脹系數(shù)前者略小于后者,因此熱膨脹相差不大所產(chǎn) 生的熱應(yīng)力全由爐頂?shù)膹椈芍Ъ艹袚?dān)。這一結(jié)構(gòu)可節(jié)約爐管 材料,提高管材料利用率,避免了

6、爐底空氣的漏入,降低了 煙氣含氧量, 由于爐管和集氣管都置于爐內(nèi), 減少了熱損失, 對前面兩種爐型講，一段爐出來進入二段爐，溫降達2030C，而該爐通過上升管，反而溫升30 C,和Tops少e 一樣，卸催化劑不方便，必須從爐頂抽出。一旦 損失， 必須停車， 將整排爐管吊出更換， 為了維持正常操作， 要求更苛刻，設(shè)計時必須留有更大的安全系數(shù)。2) Kellogg 轉(zhuǎn)化爐的特點之二：是采用小直徑的轉(zhuǎn)化 爐管，其徑內(nèi)只有71mm是目前使用的各種爐型中最小的。 在此，我們討論一下最佳化管徑的選取問題，最佳化的標(biāo)準(zhǔn) 是在同樣的生產(chǎn)能力下，生產(chǎn)氨的成本最低。對轉(zhuǎn)化爐這一 局部問題來講，應(yīng)該是同樣生產(chǎn)能力下

7、，使生產(chǎn)能力下，生 產(chǎn)氨的成本最低。對轉(zhuǎn)化管這一布局問題來講，應(yīng)該是同樣 生產(chǎn)能力下，使用的轉(zhuǎn)化管材最少，影響的因素較多，烴類 蒸汽轉(zhuǎn)化是強吸熱過程。Kellogg 轉(zhuǎn)化爐也是頂燒爐，像 I.C.I 爐一樣，保留了 頂燒爐的一切優(yōu)點。Kellogg轉(zhuǎn)化爐的操作空速為 1800h，接近的二 倍，因此一段爐爐管阻力降大，阻力降達0.5MPa，動力損耗較大1、 3 Kellogg 型轉(zhuǎn)化爐結(jié)構(gòu)與材料1、 3、1、Kellogg 型轉(zhuǎn)化爐結(jié)構(gòu)Kellogg 型轉(zhuǎn)化爐又稱為排管型頂燒爐1） 爐管結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化爐在輻射段有九段轉(zhuǎn)化管，每排有一根上集氣管、42 根豬尾管、 42 根轉(zhuǎn)化管、底部有一根下集氣管和一根

8、從 下集氣管中點通向爐頂輸氣管的上升管。 42 根轉(zhuǎn)化管對稱地 分布于上升管兩側(cè)，每側(cè) 21 根，組成轉(zhuǎn)化管排結(jié)構(gòu)（亦稱 豎琴管系），見圖 11-17.氣體經(jīng)對流段混合原料器加熱到 510 C,然后進入進氣總管， 再分配到九根并列的上集氣管中 （見圖 11-18 ）。每根上集氣 管則通過 42 根撓性的入口豬尾管與 42 根轉(zhuǎn)化管相通，組成 原料氣進氣系統(tǒng)。進氣總管構(gòu)成尺寸很大的“門”形，以解決管系的熱膨脹，因為由常溫下安裝到開工后加熱操作，進氣總管、進 氣支管、上集氣管均有相當(dāng)達的熱膨脹量，這種三維空間的 熱膨脹勢必再進氣管系中引起數(shù)值很大的熱應(yīng)力。為了吸收 這以熱應(yīng)力，進氣總管采用六個彈簧

9、支架支撐。進氣總管尺 寸為少305mm總長度為 35.87m，管材為含碳 0.3%的碳鋼（ASTM106GrB。九根上集氣管的直徑為少152mm材質(zhì)與進氣總管相同。 每根上集氣管的末端都用盲板法蘭封死，必要時可以拆開檢 查或清理內(nèi)部。每根上集氣管用三個支座支撐在爐頂鋼梁上（見圖11-19 ）。考慮到上集氣管熱膨脹量較大，三個支座中只有中間那個支座用螺栓固定死，其余兩個都是活動支座。這樣，受熱后上集氣管可以從中間支座處向兩端伸長，比只 向一端熱膨脹移動量小。上集氣管與豬尾管間采用承插管座焊接，藉以對管子開 孔進行補強，管座材料為 ASTMA105GH段件。圖11-19丄臬氣管的支承方式2）豬尾管采用豬尾管的目的：是用來補償上集氣管與轉(zhuǎn)化管之間的熱膨脹之差，因此在滿足承壓、耐溫、阻力降的條件下， 應(yīng)盡可能減少豬尾管的鋼度。采用豬尾管等于增加了彈簧吊架的彈簧常數(shù)。為了增加撓性，豬尾管采用薄壁合金管，并 盡可能彎制成撓性好又緊湊的形狀， (見圖11-20)。豬尾管 的規(guī)格為 少 26.7 X 2.87mm ,材質(zhì) 5/4Cr - 1/2Mo(ASTM A335GrP11)。豬尾管與轉(zhuǎn)化管或