一段转化炉炉型设备操作规程

1、一段转化炉炉型设备操作规程1、 1 烃类蒸汽转化炉的要求：（ 1）烃类蒸汽转化炉的工作条件比较苛刻，使用的都是 耐高温的镍铬的合金材料，因此在炉子设计时要求合理使用 炉管及尽量降低对炉管的要求，防止局部过热，使周向和轴 向温度分布均匀。（ 2）烃类蒸汽转化是伴有传热、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，对于并 行的复杂反应，能够控制其反应的进程。设计时所选用的炉 型、原料、催化剂和操作条件是一个整体，不能乱套，我国 两湖的气改油工程中出现的问题就是一个教训。（3）力求炉子结构简单、紧凑。（4）热能利用率高。1、 2 现目前世界上有代表性的 I.C.I 、 Top

2、se、 kellogg 和Foster Wheeler 四种炉型。现结合神华天然气装置，主要介 绍 Kellogg 型转化炉1、2、1、Kellogg 型转化炉引进的年产30*104t合成氨装置中的转化炉，如图:出气骨上幵曽出口总習黠堆口血骨曲卜7*皺作于呑-ffl 116血1嗨一段转化炉1）转化炉结构尺寸为 13m（长）*17m （宽）*10m （高）炉内装有378根炉管、分为9排、每排42根。每排炉管下 端与一个下集气管焊接，下集气管外面有轻质绝热材料保温，集气管的中间又焊上一根上升管，九个上升管伸出炉顶 与集气总管连接，集气总管内衬耐火材料。这种炉管排列又 称竖琴式，增加产量，只需增加排

3、数即可。2）催化剂管及下集气管的重量是由固定在炉顶钢架上的 189 个弹簧支架承担，上升管和输气总管的重量由几个输 气管弹簧承担，因此，九排炉管及输气总管均处在弹簧支架 的弹性吊挂状态。这种全部采用钢性焊接的管排在操作时因 热膨胀差而产生热应力就可以大部分被这种弹簧吊挂系统 所吸收。 、3）辐射室顶部共装有 200 个自吸式烧嘴，炉底下烟道 内都设置一个辅助烧嘴，以供给对流段热量不足。4） 脱硫后的工艺混合气预热至510 C由上集气管经上 猪尾管通入转化炉内，气流从上向下流动，边加热边反应，转化炉管出口处温度达823C,进入下集气管经上升管再加热至868C,进炉顶的集气总管后再进入二段炉。燃料

4、天然 气经烧嘴燃烧后垂直向下，出辐射段温度为1025 C左右，经对流段，最后由引风机引出，其温度为252C .5） 炉管规格为少112m（外径）*少71 mm（内径）*9582 mm（总长）材质为 HK-40,设计温度为 932C，设计压力为3.4 MPa,操作时，管外壁最高温度为899 C,进口压力为 3.6 MPa,进出口压差为 0.5 MPa .传热面为1286.7 m2, 炉管热负荷为73。5MW传热强度为55700W/m催化剂装载 量为15.3m3，催化剂型号为 C-119.规格为：上层少15.9 （外 圆）*少6.4 （内圆）*6.4 （高）；下层少15.9 *少6.4*9.5 或

5、少15.9 ） *少6.4*15.9。下集气管材质为Incoloy-800; 上升管材质为Superthem （超热合金钢），规格为少123*少91*9536 ,传热面为 32.5 m .1 、 2 、2 Kellogg 型转化炉的特点：1 ） Kellogg 型转化炉的特点之一：是采用了竖琴式炉 管结构,取消下猪尾管,一排垂直地焊接在下集气管上,而 由上升管经工艺气引出炉外,炉管和上升管都置于炉内,都 处于高温下工作,虽然上升管的温度稍高于转化炉管,但材 料的线膨胀系数前者略小于后者,因此热膨胀相差不大所产 生的热应力全由炉顶的弹簧支架承担。这一结构可节约炉管 材料,提高管材料利用率,避免了

6、炉底空气的漏入,降低了 烟气含氧量, 由于炉管和集气管都置于炉内, 减少了热损失, 对前面两种炉型讲，一段炉出来进入二段炉，温降达2030C，而该炉通过上升管，反而温升30 C,和Tops少e 一样，卸催化剂不方便，必须从炉顶抽出。一旦 损失， 必须停车， 将整排炉管吊出更换， 为了维持正常操作， 要求更苛刻，设计时必须留有更大的安全系数。2) Kellogg 转化炉的特点之二：是采用小直径的转化 炉管，其径内只有71mm是目前使用的各种炉型中最小的。 在此，我们讨论一下最佳化管径的选取问题，最佳化的标准 是在同样的生产能力下，生产氨的成本最低。对转化炉这一 局部问题来讲，应该是同样生产能力下

7、，使生产能力下，生 产氨的成本最低。对转化管这一布局问题来讲，应该是同样 生产能力下，使用的转化管材最少，影响的因素较多，烃类 蒸汽转化是强吸热过程。Kellogg 转化炉也是顶烧炉，像 I.C.I 炉一样，保留了 顶烧炉的一切优点。Kellogg转化炉的操作空速为 1800h，接近的二 倍，因此一段炉炉管阻力降大，阻力降达0.5MPa，动力损耗较大1、 3 Kellogg 型转化炉结构与材料1、 3、1、Kellogg 型转化炉结构Kellogg 型转化炉又称为排管型顶烧炉1） 炉管结构转化炉在辐射段有九段转化管，每排有一根上集气管、42 根猪尾管、 42 根转化管、底部有一根下集气管和一根

8、从 下集气管中点通向炉顶输气管的上升管。 42 根转化管对称地 分布于上升管两侧，每侧 21 根，组成转化管排结构（亦称 竖琴管系），见图 11-17.气体经对流段混合原料器加热到 510 C,然后进入进气总管， 再分配到九根并列的上集气管中 （见图 11-18 ）。每根上集气 管则通过 42 根挠性的入口猪尾管与 42 根转化管相通，组成 原料气进气系统。进气总管构成尺寸很大的“门”形，以解决管系的热膨胀，因为由常温下安装到开工后加热操作，进气总管、进 气支管、上集气管均有相当达的热膨胀量，这种三维空间的 热膨胀势必再进气管系中引起数值很大的热应力。为了吸收 这以热应力，进气总管采用六个弹簧

9、支架支撑。进气总管尺 寸为少305mm总长度为 35.87m，管材为含碳 0.3%的碳钢（ASTM106GrB。九根上集气管的直径为少152mm材质与进气总管相同。 每根上集气管的末端都用盲板法兰封死，必要时可以拆开检 查或清理内部。每根上集气管用三个支座支撑在炉顶钢梁上（见图11-19 ）。考虑到上集气管热膨胀量较大，三个支座中只有中间那个支座用螺栓固定死，其余两个都是活动支座。这样，受热后上集气管可以从中间支座处向两端伸长，比只 向一端热膨胀移动量小。上集气管与猪尾管间采用承插管座焊接，藉以对管子开 孔进行补强，管座材料为 ASTMA105GH段件。图11-19丄臬气管的支承方式2）猪尾管采用猪尾管的目的：是用来补偿上集气管与转化管之间的热膨胀之差，因此在满足承压、耐温、阻力降的条件下， 应尽可能减少猪尾管的钢度。采用猪尾管等于增加了弹簧吊架的弹簧常数。为了增加挠性，猪尾管采用薄壁合金管，并 尽可能弯制成挠性好又紧凑的形状， (见图11-20)。猪尾管 的规格为 少 26.7 X 2.87mm ,材质 5/4Cr - 1/2Mo(ASTM A335GrP11)。猪尾管与转化管或