制氢装置转化炉设计简介

制氢装置转化炉简介一、 概述随着炼油厂加氢装置的逐渐增多，所需要的氢气也越来越多，使得制氢装置 相应的发展很快。目前大型工业装置采用的制氢方法均为烃类水蒸汽转化法，利 用的原料主要有天然气、炼厂气、石

制氢装置转化炉简介 一、概述 随着炼油厂加氢装置的逐渐增多，所需要的氢气也越来越多，使得制氢装置 相应的发展很快。目前大型工业装置采用的制氢方法均为烃类水蒸汽转化法，利 用的原料主要有天然气、炼厂气、石脑油等轻质烃类。这些烃类在特定的温度、 压力以及催化剂存在的条件下与水蒸汽发生反应，生成氢气及一氧化碳。 烃类化合物的水蒸汽转化反应是一个复杂的反应平衡系统，高分子烃类先裂 解或转化成甲烷，最终与水蒸汽进行转化反应。大体上可用下列反应式表达： CH2HOCHCO3H nm2n-1m-222 +++-Q - CH+2HO=CO+4H-Q 4222 CO+H=CO+HO-Q 222 转化炉是制氢装置中转化反应的反应器，属于装置的心脏设备。这是一种非 常特殊的外热式列管反应器，由于转化反应的强吸热及高温等特点，这种反应器 被设计成加热炉的形式，催化剂装在一根根的转化炉管内，在炉膛内直接加热， 反应介质通过炉管内的催化剂床层进行反应。 转化炉苛刻的操作条件，使得这种炉子有很多有别于其它加热炉的特殊性， 在炉子结构、炉管材料、管路系统支撑、管路系统应力、管路系统膨胀及补偿、 燃烧、烟气流动及分配、耐火材料等各方面都必须精心考虑。 二、炉型及结构 1. 炉型 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： 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。 2) TOPSE 侧烧炉：这种炉型以丹麦G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。 3) FOSTERWHEELER 梯台炉：这种炉型以美国公司为代表。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。 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。 2. 炉型结构比较 2.1 传热方式