新型顶烧式转化炉的结构特点.pdf

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1、石油和化工设备2011年第14卷新型顶烧式转化炉的结构特点李健，周金豪，张锦红，马利峰(上海卓然工程技术有限公司，上海200001)[摘要]本文介绍了扬子石4~Technip型C0转化炉的结构特点和HP-40Nb+M炉管管材的特性。通过对转化炉余热利用情况介绍，说明该转化炉按烟气余热位能合理安排换热管，具有较高的热效率。试车数据表明：该炉满足“三高一低”的设计要求，有利于cO的生成，代表着当今世界先进技术水平。[关键词]转化炉；辐射段；对流段；转化管；Tee部件；结构特点2010年7月，Technip公司设计的扬子石化1工艺流程简介CO装置试车成功，该装置采用天然气蒸汽

2、转化扬子石化天然气制CO工艺流程，如图2所(SMR)工艺，年产一氧化碳25万吨、氢气23．68示：4．8Mpa的天然气在24~C下进入装置，与界区万吨、羟基合成气8万吨，是中石化集团公司2009来的氢气在一定流量比控制下进行混合，混合进年重点工程。扬子石化顶烧式CO转化炉单体居亚料经加热，升温至373℃。预热后混合进料进入加洲首位，采用Technip先进的工艺流程，转化炉工氢脱氯反应器和脱硫反应器进行反应。使原料含艺参数具有“三高一低”的特点，即：高转化入硫量与含氯量分别降至0．1ppm以下。预处理后的口温度(610℃)、高转化出口温度(910℃)、原料气与来自转化炉的

3、对流段蒸汽过热器产生的高碳空速及低水碳比(1．8mol／mo1)，有利于CO过热工艺蒸汽在一定流量比控制下进行混合(水的生成，并可从界外补充CO：来提高CO的产率，碳比为1．8mol／mo1)，然后经过预转化原料预热器代表当今世界先进技术水平。预热后温度升至514℃。热的原料气和蒸汽混合物扬子石化转化炉经过Technip公司的内部模拟在预转化反应器里发生预转化反应。所有高碳烃模型验证，并根据转化炉操作者反馈的现场有价发生绝热转化反应，生成含CH、CO、CO、H。值的数据调整过。为详尽分析转化炉燃烧流体动和水蒸气的混合气体。因转化反应是吸热反应，力学和传热行为，模拟模型采

4、用先进的计算机流预转化反应器中催化剂床温度下降约55℃。随后体动力学(CFD)模型评估在不同几何学条件和预转化气与水蒸汽、二氧化碳混合，在转化炉原操作条件下转化炉的性能。典型的顶烧式蒸汽转料预热器里再加热至610℃，然后进入进气总管，化炉结构如图1所示[1]：再经8根进气支管，从CO转化炉的炉顶经上猪尾管进入炉内的8排共384根转化管中。在转化管中混合原料气自上而下流过转化管，在催化剂的作用下，甲烷与水蒸气发生吸热转化反应，转化为CO、CO：、H：等的混合物。同一排的48根转化管下端通过转化炉管的尾管直接连接到一根热壁集气管，转化工艺气汇集到热壁集气管并引至冷壁集气管。

5、出口温度为910*C，压力为3．20Mpa的转化炉工艺气，再通过工艺气废热锅炉，aMDEA脱碳单元，深冷分离单元及压缩单元可获得不同压力等级的高纯度工艺气体。●●⋯●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●⋯●●●●●●●●●●_●●_●_●●_●_●●_●●●●●⋯●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●‘‘’‘‘‘。。‘’’’’作者简介：李健(1983一)，男，上海人，硕士研究生，毕业图1Technip型转化炉辐射段于华东理工大学化学工程专业，现从事工业炉设备制造及项目管理等工作。第9期李健等新型顶烧式转化炉的结构特点一9一I必然气和l(寐

6、翻转化炉过对热潞段汽溅越热嚣lH脯躲【蓑嚣誓图2天然气制c0工艺流程图扬子石化CO转化炉主要设计参数如下：表1扬子石化c0转化炉主要性能参数参数名称参数数值参数名称参数数值辐射段压降0．28Mpa外壁最大受热温度944℃辐射段热负荷i07523kW炉管设计温度985℃总热负荷199888kW炉管设计压力3．5Mpa辐射段热效率53．8％炉管管材HP-40Nb+M平均热强度74．27kW／m2催化剂总装载高度12750Ⅱ曲炉管数目384总装载体积38．45m炉管排数8烧嘴数目126管间距290mm燃料类型天然气受热长度12000mm过剩空气量10％炉管内径10Omm燃烧空

7、气温度160℃炉管壁厚17．0mil转化炉热效率98．89％2转化炉辐射段图3燃烧器排布示意图2．1辐射室的结构及特点2．2转化炉炉管扬子石化C0转化炉辐射室为方形炉膛，为辐射传热的主要场所。辐射室炉墙外层为扬子石化CO转化炉共有384根转化管，炉管内部装有两种型号的催化剂，其中上层为1OmmQ245R碳钢板，向内依次为75mm隔热板KATALCO23—4Q，下层为KATALCO25—4Q。炉管(InsulatingBlock800)、50ram隔热板(Insulating设计压力3．5Mpa，炉管设计温度985℃(最高操Block110