[讨论]紧凑式天然气蒸汽转化

tomlu · 发表于 2006-3-7 05:50

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>啥不懂说：
自热式转化我没有仔细研究过，唯一的印象是转化部分单台炉子的能力有限，对于现在100万吨/年以上的甲醇装置，呵呵，一堆自热式转化炉，结构紧凑也无从谈起。
其实世界上有名的大工程公司都有采用自热式转化的超大规模甲醇流程（5000MTPD以上），何来一堆自热式转化炉之说？

tomlu · 发表于 2006-3-7 05:58

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>啥不懂说：如果用天然气非催化部分氧化工艺，采用急冷流程，倒是可能结构紧凑些，不过气化炉要有备用，检修也较为频繁。
不一定非用急冷流程，气化炉也不一定备炉，备烧嘴倒有可能。呵呵。检修频繁？老兄有根据吗？

tfz · 发表于 2006-3-7 06:59

前段时间听过TOPSOE的介绍，他们的模块化装置（对流式转化炉）仅用于小规模。如5000NM^3/h以下规模的制氢。

wrhg88 · 发表于 2006-3-7 10:15

晕菜，这么好的讨论帖今天才发现，出差在外，网速太慢，奖励晚了大家见谅喽！

燃烧的书页 · 发表于 2006-3-8 17:55

<DIV class=quote>以下是引用tfz在2006-3-6 22:59:41的发言： 前段时间听过TOPSOE的介绍，他们的模块化装置（对流式转化炉）仅用于小规模。如5000NM^3/h以下规模的制氢。</DIV>
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>Topsøe的对流式转化炉----HTCR(全称Haldor Topsøe Convection Reformer)，是主要用于制氢。

caoshl · 发表于 2006-3-8 22:48

长见识了。我是做煤化工的，天然气转化了解不多，去年我们倒是做了一个利用焦炉气转化制甲醇（年产24万吨）的工程，目前正在施工中，其中转化炉就是采用自热式的蒸汽-纯氧转化，出口设计控制960度，设置一废热锅炉回收热量。炉子（一台）直径为3300mm。焦炉进口CH4含量为27.5%（dry）、出口设计值为0.4%。焦炉气转化制甲醇应该说原化二院做的多，请化二院的朋友们发表一下高论。

[此贴子已经被作者于2006-3-8 14:49:41编辑过]

binghua2008 · 发表于 2006-3-12 23:05

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>天然气一段转化炉由辐射段和对流段组成,外壁用钢板制成,炉内壁衬耐火层.转化管竖直排列在辐射段炉膛内,总共有300-400根内径约70_120mm.总长10-12m的转化管,每根管可装催化剂15.3立方米.多管形式能提供大的比传热面积.而且管径小者更有利于横截面上温度分成均匀,可提高反应效率.反应炕管的排布要着眼于辐射传热的均匀性,故应有合适的管径,管心距和排间距,此外,还应形成工艺期望的温度分布,要求烧嘴有合理的布置及负荷的恰当控制.反应管的入口处温度500-520度,出口处800-820度.对流段有回收热量的换热管.天然气一段转化炉的炉形主要有两大类,一是以美国凯洛格公司为代表所采用的顶烧炉,另一类是以丹麦托普索公司为代表所采用的侧烧炉.

tomlu · 发表于 2006-3-13 05:45

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0cm 0cm 0pt 14.25pt; TEXT-INDENT: -14.25pt; mso-list: l1 level1 lfo1; tab-stops: list 14.25pt">关于蒸汽转化炉的论述,下面基本是正确的,摘自<制氢装置转化炉设计简介>一文,修改了一下.
1. 炉型<o:p></o:p>
制氢装置转化炉按辐射室供热方式进行分类，可分为以下四种方式：<o:p></o:p>
1) 顶烧炉：这是很多公司都采用的一种炉型。这种炉型的燃烧器布置在辐射室顶部，转化管受热形式为单排管受双面辐射，火焰与炉管平行，垂直向下燃烧，烟气下行，从炉膛底部烟道离开辐射室。这种炉型的对流室均布置在辐射室旁边。我国70年代引进的KELLOGG型大化肥就是这种类型.
2) 侧烧炉：这种炉型以丹麦TOPSφE公司为代表。这种炉子的燃烧器布置在辐射室的侧墙，火焰附墙燃烧。早期转化管的受热形式多为炉膛中间的双排管受侧墙的双面辐射，由于受热形式不好，操作条件苛刻时，炉管易弯曲，现在大部分都改为单排管受双面辐射的形式。这种炉子的烟气上行，对流室置于辐射室顶部，大型装置的对流室考虑到结构及检修等原因，对流室经常放置在辐射室旁边。原来以油为原料的几套装置用.现管停并转了吧..
3) 梯台炉：这种炉型以美国FOSTER WHEELER公司为代表。这种炉子的辐射室侧墙呈梯台形，燃烧器火焰沿倾斜炉墙平行燃烧，通过炉墙向转化管辐射传热。与侧烧炉类似，转化管可以为双排或单排。这种炉子的对流室全部置于辐射室顶部，烟气上行，采用自然抽风，没有引风机。我国引进的几套二手装置属于此类.
4) 底烧炉：这种炉型目前多用于小型装置。燃烧器位于辐射室底部，烟气上行。小型的制氢装置用.
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2. 炉型结构比较<o:p></o:p>
2.1传热方式<o:p></o:p>
顶烧炉的燃烧器安装在辐射室顶部，火焰从上往下烧，烟气流动方向与转化管内介质流动方向相同，传热方式为并流传热。侧烧炉燃烧器安装在辐射室侧墙，火焰附墙燃烧，通过辐射墙对转化管传热，烟气流动方向与管内介质流动方向相反，传热方式错流传热。梯台炉的燃烧器排数比侧烧炉要少，是一种改进的错流传热。底烧炉为逆流传热。
2.2热强度及管壁温度温度分布<o:p></o:p>
由于不同的传热方式，所以不同炉型具有不同的热强度和管壁温度分布。顶烧炉火焰集中在炉膛顶部，所以该处辐射传热能力非常强，具有非常高的局部热强度，同时该处的管壁温度也为最高。最高管壁温度和热强度同时在转化管顶部出现峰值是顶烧式转化炉的特点。该特点造成转化管有较高的设计壁温。对于侧烧和梯台转化炉，由于燃烧器均匀分布在沿管长方向的不同标高，辐射传热比较均匀，可避免该峰值，从而降低设计壁温，减少转化管壁厚，节约高合金炉管，或允许较高的转化气出口温度，以降低残余甲烷，提高氢的产率。在管壁设计温度相同时，侧烧炉和梯台炉可以允许较大的总平均管壁热强度，这样传热面积会相应减少，转化管数量有所下降。底烧炉在传热性能上，具有炉顶热强度低，炉底热强度高的特性，因而炉管壁温变化最大，特别是炉底处炉管壁温是所有炉型中最高，对炉管寿命十分不利，为了控制最高管壁热强度不超标，只能选用很低的平均热强度，造成管材的巨大浪费，所以大型装置都不采用底烧炉。
2.3结构特点<o:p></o:p>
顶烧炉的所有转化管排均在同一炉膛内，排列比较紧凑，节省占地面积，适于大型化。侧烧炉和梯台炉由于是两个辐射室并列排列，所以在炉管数量相同时，占地面积较大，大型化有一定的困难。<o:p></o:p>
顶烧炉的燃烧器数量较少，密集排列在炉顶，燃料配管及空气配管相应简化，但炉顶结构比较复杂。侧烧炉燃烧器数量较多，分布在辐射室侧墙，燃料配管及空气配管较多。<o:p></o:p>
2.4对工况的适应情况<o:p></o:p>
顶烧炉由于在上部供热较多，所以在转化管内采用抗积碳性能好的催化剂时，可以很好的和转化反应相匹配，在反应最激烈处能供给最多的热量，燃料放热分布与反应吸热分布较协调。但炉管纵向温度不能调节，在操作末期或催化剂积碳情况下，由于上部反应较少，管内介质温度升高很快，造成转化炉管的管壁温度升高，对炉管寿命有影响，设计管壁温度也需要取较大的裕量。<o:p></o:p>
侧烧炉和梯台炉可以根据需要调节沿炉管长度方向受热的负荷，对不同工况的适应情况较好。<o:p></o:p>
2.5操作情况<o:p></o:p>
顶烧炉的燃烧器都集中在炉顶，造成炉顶的操作条件比较恶劣，由于炉顶的温度非常高，炉顶布置又非常紧密，正常操作过程中调节燃烧器有一定难度。侧烧炉和梯台炉的燃烧器均布置在侧墙，操作条件和缓，对正常操作好处较大。但侧烧炉由于燃烧器数量较多，点火时花费的时间比顶烧炉要长。

caoshl · 发表于 2006-3-13 21:50

Tom_LU总，东西不少啊，下次见面时可要向你索取些，到时可要大方些呵。

[此贴子已经被作者于2006-3-13 13:51:06编辑过]

tomlu · 发表于 2006-3-15 01:59

我就是为你服务的!呵呵!

walts · 发表于 2006-4-8 22:24

关于microchannel 的微反应器、蒸发器，在甲醇、天然气器重整制氢里是早就开始的研究，主要是和燃料电池配合使用，大家可以google搜索UltraCell（<a href="http://www.ultracellpower.com/assets/pdf/Ultracell_General_data.pdf">http://www.ultracellpower.com/assets/pdf/Ultracell_General_data.pdf</a>），Battelle的产品这两家的微型甲醇重整基本都是美国两个国家实验室研发,其实微反应器设制作不是很难，用MEMS加工工艺即可(硅片上反应深刻蚀，封装)，但催化剂及其涂覆、成熟稳定的设计参数需要长时间摸索，毕竟为Fuel Cell现场供氢与工业制氢不一样，需要快速启动，而且催化剂不能需要活化、能经受起随意的开关循环。而且MEMS制作，一般都在大的半导体加工企业，他们才不会做这个，清华、中科院的微电研究所也有一些外加工，但资源还是有限。总的来说，可能微反应、Integrated,compact的制氢反应器，一般还是用在为燃料电池现场提供氢气的领域内。

我才必有用 · 发表于 2006-4-9 00:07

哦.原来是这样

浮石2006 · 发表于 2006-4-9 04:00

[此贴子已经被作者于2006-4-9 9:46:57编辑过]

douglas · 发表于 2006-4-19 09:22

<div class="msgheader">QUOTE:</div><div class="msgborder">以下是引用zjmche在2006-3-5 11:40:57的发言： D兄眼光锐利, 小可何以露出马脚? 确实在ZJU, BUCT上过课.因在此论坛下载过急需而有用的资料, 无为为报,在此妄言几句,实是不屑于师门,惭愧惭愧.</div>zjmche ; when are you in BUCT? and wherea are you now? in a design engineering Inc?

douglas · 发表于 2006-4-22 16:39

我对天然气转化甲醇不是很懂，但我们打算进军C1化工 由天然气做甲醇然后再做MTO/MTO, 你们讨论的转化炉问题很是有用。 望以后能多多合作。 我对lurgi的技术看好。（大家都知道lurgi大陆事业部是hqcec和bpec的人组成）。BTW: tom_lu 你还在老单位没有动吗？从网站捐款帐号上我依旧看到老梅时代那个熟悉的无锡帐号。