二段转化炉的原理

两段式煤气发生炉工作原理煤气发生炉是一种常见的燃烧设备，其工作原理是将固体或液体燃料通过化学反应转化为燃气，然后进行燃烧供热或烘干等用途。

煤气发生炉可以应用于石油化工、冶金、建材等行业，成为生产必不可少的设备之一。

煤气发生炉的工作原理分为两个阶段，分别是生产煤气和燃烧煤气。

下面将分别解释两个阶段的工作原理。

第一阶段：生产煤气阶段生产煤气是煤气发生炉的第一阶段，其核心是将燃料（如焦炭、木柴、煤粉等）在高温条件下进行热解分解，生成一系列燃气，包括一氧化碳、二氧化碳、氮气、氢气、甲烷等多种气体。

整个反应过程中需要控制反应温度、燃料供应等多项参数，以保证煤气的质量和生产效率。

具体来说，生产煤气的流程如下：1. 在炉膛中加入燃料，并点火加热。

2. 燃料在一定温度下经过一系列的化学反应，产生燃气。

3. 燃气经过水冷却，去除其中大部分的固态颗粒和小部分液态物质，得到煤气。

第二阶段：燃烧煤气阶段燃烧煤气是煤气发生炉的第二阶段，其核心是将生产的煤气送入燃烧室进行燃烧。

燃烧时需要保证煤气与空气的比例严格控制，以确保完全燃烧，并通过调节燃烧室的温度和风量来达到所需的供热或烘干效果。

具体来说，燃烧煤气的流程如下：1. 将生产的煤气送入燃烧室。

2. 在燃烧室中分别控制煤气和空气的供应量，保证其比例合适，实现完全燃烧。

3. 焚烧产生的高温烟气经过换热器进行热回收，以提高能源利用效率。

综上所述，煤气发生炉的工作原理分为生产煤气和燃烧煤气两个阶段。

其生产过程中需要控制多项参数，以保证煤气质量和生产效率。

燃烧过程中需要严格控制煤气和空气的供应量，保证完全燃烧，并通过热回收提高能源利用效率。

两段式煤气炉的气化原理2.1煤的干燥与干馏阶段 (2)2.2煤的气化阶段 (5)2.2.1炭的氧化反应 (7)2.2.2 二氧化碳还原反应 (7)2.2.3水蒸汽分解反应 (9)2.2.4变换反应 (10)2.2.5甲烷化反应 (10)2.3煤在两段炉内的气化反应过程 (11)2.4两段式煤气发生炉气化过程的工艺计算 (13)2.4.1气化过程工艺计算的目的 (13)2.4.2气化过程工艺计算的依据 (13)2.4.3过程工艺计算的基本思路和作法 (13)2.4.4气化过程的工艺计算 (14)2.4.5控制计算法（实例数据计算法） (20)2.4.6两段式煤气炉气化过程的模拟计算 (31)2.4.7提高两段炉煤气发热量的计算机模拟计算 (36)在单段式煤气炉的上部增设了干馏段，即构成了两段炉，按制气工艺的不同，又分为混合煤气两段炉和水煤气两段炉。

两段炉的气化技术，既吸收了煤炭干馏时所产生的热值较高的干馏煤气低温轻质焦油的特点，又实现了煤炭完全气化时生成较多的气化煤气，集两者优点于同一煤气炉之中。

煤在两段炉内的反应过程，可大致分为二个区段，四个过程：1．煤的预热与干燥一、干馏段2．煤的干馏与半焦化3．半焦气化二、气化段4．灰层冷却实际上各区段之间没有明显的界线，反应深度取决于过程的工艺宏观平衡条件，即反应过程中吸热与放热反应的平衡，以及气体组分的浓度与化学平衡。

2.1煤的干燥与干馏阶段这一阶段是煤在炉内气化前的初始阶段，进入炉内的原料煤，受热后首先释放出其中的水分。

实践表明，入炉煤应有合理的水分，而并非要求将入炉前的煤中的水分完全干燥，这是因为完全干燥的煤容易粉碎，煤中保留适宜的水，可使煤块坚硬。

干燥过程经历了脱除外在水分和分解出结合水的数个阶段，其中包括某些化合水和热解水在内。

通常情况下，干燥过程是在105~150℃之前完成的。

当煤继续受热时，即开始进入干馏过程，在此时间内，煤中的有机质，随着加热温度的升高会产生一系列物相和成分的变化，形成气态（煤气和新生成的化学水汽）、液态（焦油）和固态（半焦或焦炭）产物。

试析甲醇装置纯氧二段转化炉在甲醇生产中的作用【摘要】本文首先介绍甲醇装置中纯氧二段转化炉的基本结构、基本工艺流程和开车程序，并在此基础之上分析纯氧二段炉在甲醇生产中的具体作用。

在二段炉当中，烧嘴质量的保证较为关键，这主要是因为烧嘴好坏将直接影响到整个二段炉是否能够正常工作，烧嘴的保护以及整个二段炉的正常使用都需要适宜的温度。

【关键词】二段炉甲醇生产甲醇装置1 甲醇装置当中纯氧二段炉的主要作用纯氧二段炉在甲醇装置当中的应用主要具备以下三个方面的作用：首先就是能够有效消耗多余的氢气，这样就能够保证合成气当中碳氢比达到相对理想的状态；其次就是氢气燃烧所释放的热量能够通过满足热炉天然气转化所需热量来保证其得到充分利用；最后还能够保证一段炉当中残余的甲烷得到进一步的转化。

总而言之，通过上文当中的说明和分析就可以看到，甲醇装置当中的纯氧二段转化炉确实能够通过能耗的降低来保证企业的经营和生产利益。

但与此同时也需要注意，纯氧二段炉的应用同样存在着一定程度的风险，主要体现在烧嘴和燃烧室容易被烧坏，因此在对纯氧二段炉进行利用的过程当中，要在总结经验的基础之上对其加以充分利用。

2 甲醇装置纯氧二段转化炉在甲醇生产中的应用分析2.1 二段炉开车前的准备工作2.1.1烘炉二段炉在开车之前必须要经过一定的预处理，主要包括对耐火衬里的浇筑、烘炉和触媒装填等，在进行上述预处理时很重要的一点就是要按照既定的顺序来进行。

首先需要对二段炉进行单独的烘炉，且烘炉质量必须得到必要的检验和确认，在保证烘炉结果绝无大碍之后方可进行后续处理工序，这主要是因为衬里当中所存在的严重缺陷容易导致二段炉在使用过程当中出现更为严重的问题。

针对于这样一个工序，实际上有更为理想的处理方法，也就是在耐火衬里浇筑完成以后直接装填触媒，其优势就是利用开车过程当中的工艺介质来进行烘炉，这样就能够极大程度的缩短开车时间，存在的问题就是无法对衬里的质量进行必要的检验。

《化工设备与管道》w w w .t c e d .c o m2009全国石油化工设备暨设备网年会会刊・技术交流・浅谈二段转化炉的设计张君, 毛先胜(东华工程科技股份有限公司设备室)二段转化炉是在以天然气、焦炉气或炼厂气等为原料生产甲醇、氢气、合成氨等装置中完成碳氢化合物蒸汽转化反应的核心设备之一,根据转化反应工艺和生产能力及设备制造能力的需要,有的装置采用一段蒸汽转化炉+二段转化炉的转化工艺,有的装置单独采用一段蒸汽转化炉或二段转化炉的转化工艺,具体采用哪种转化工艺由项目根据实际情况确定。

由于二段转化炉的工作环境非常恶劣,无催化剂的部分氧化转化反应的最高温度常常是在1450～1600℃左右。

工作压力较低,一般在0.6～0.8M Pa 左右;有催化剂的部分氧化转化反应的最高温度常常是在1350～1450℃左右,工作压力较高,一般在1.9～3.5MPa 左右。

仅从温度和压力这两个条件就可看出二段转化炉的工作特点,再加上纯氧(或富氧)的进入,使得它的操作工况非常危险,因此二段转化炉的安全运行对整个生产装置来说是至关重要。

为保证安全,二段转化炉设有非常复杂的安全联锁装置。

尽管如此,二段转化炉开车时仍然需要所有人员撤离操作现场,待烧嘴正常点燃、温度正常后才能到现场查看。

因此二段转化炉的设计一直受到大家的高度重视。

二段转化炉分类有以下几种分类方式:从有无催化剂来分,可以将二段转化炉分为非催化二段转化炉和有催化二段转化炉;从助燃剂是否为纯氧,可将二段转化炉分为纯氧转化炉和富氧转化炉;从有无水夹套,可将二段转化炉分为带水夹套二段转化炉和无水夹套二段转化炉。

是否采用纯氧作为助燃剂主要看转化反应所需要的温度、转化烧嘴的自身性能及催化剂特性。

非催化转化的二段转化炉一定要采用纯氧作为助燃剂。

合成氨装置的二段转化炉多为富氧(富氧空气)转化炉,以天然气为原料的甲醇装置的二段转化炉多为纯氧转化炉;以焦炉气为原料的甲醇装置的二段转化炉有采用纯氧作为助燃剂的,也有采用富氧作为助燃剂的,主要看转化烧嘴的自身性能,进口烧嘴一般多用纯氧作为助燃剂,国产烧嘴一般多用富氧(蒸汽+纯氧)作为助燃剂。

焦炉三段加热工作原理
焦炉是一种用于加热金属材料的设备，它采用了三段加热工作原理。

这种工作原理使得焦炉能够高效地将金属材料加热至所需的温度，从而满足各种工业生产的需求。

第一段加热工作原理是通过燃烧燃料产生的热能来加热金属材料。

在焦炉的第一段，燃料（通常是煤、焦炭或天然气）被点燃，产生高温的火焰和燃烧产物，这些火焰和燃烧产物将热能传递给金属材料，使其逐渐升温。

第二段加热工作原理是通过高温烟气来加热金属材料。

在第一段加热后，燃烧产生的高温烟气被引入第二段，这些烟气在与金属材料接触时，将热能传递给金属材料，使其继续升温。

第三段加热工作原理是通过辐射加热来加热金属材料。

在第二段加热后，金属材料已经接近所需的加热温度，此时焦炉通过辐射加热的方式继续加热金属材料，以确保其达到所需的温度。

综合这三段加热工作原理，焦炉能够高效地将金属材料加热至所需的温度，从而满足工业生产的需求。

这种加热工作原理不仅能
够节约能源，提高生产效率，还能够确保金属材料加热的均匀性和稳定性，是一种非常有效的加热方式。

二段转化炉大修总结12川化2007年第3期二段转化炉大修总结第二化肥厂李凌云摘要利用2006年底装置大修的机会,对二段转化炉进行了较为专业,彻底的检查修理.本文综述了此次二段转化炉的检查情况,修理方案的确定以及耐热混凝土衬里的修复过程.关键词二段转化炉耐热混凝土检查修理川化股份有限公司第二化肥厂自1976年建成投入使用,历年来在条件允许的情况下,对二段转化炉进行过多次检查和局部小范围的修补.为了保证设备能长周期安全稳定运行,结合2006年底装置大修时间安排,公司决定对二段转化炉进行较为专业,彻底的检查修理.1设备概况二段转化炉是大型合成氨装置中的关键设备之一.原料气经过一段转化后,残余的甲烷含量在10%左右,需要在二段炉中进一步转化.为此,需要向二段转化炉同时加入一定量的预热空气和蒸汽,使转化反应在较高温度下进行.二化厂合成氨装置二段转化炉为一立式圆筒,耐压壳体材质为碳钢,外部设置水夹套,在壳体内衬一层厚度为265mm的耐热混凝土,用长,短两种锚固钉固定在壳体上,其作用主要是承受高温,防止炉内1200℃以上高温气体直接与耐压壳体接触,使金属壳体在较低的温度下工作,从而降低简体的综合应力,并能减少热损失.二段炉结构如图1所示.设备内顶部装有空气一蒸汽混合器,下锥体上部设有承重拱砖.拱砖上部堆放催化剂,以完成将一段转化炉出口工艺气中剩余甲烷进一步转化的要求.设备正常运行时炉内最高温度在1200℃左右.为防止工艺气流冲刷,在内衬耐火材料局部加装Ineoloy800 衬套钢板.二段转化炉技术特性见表1.催化剂图1二段炉结构示意图表1二段转化炉技术特性项目原设计指标2004年工艺扩能后指标合成氨规模/kt?a.设计压力/MPa工作压力/MPa工作温度/℃金属材料设计温度/~C水压试验压力/MPa壳体内径/mm筒体壁厚/mm耐热混凝土厚度/mm有效内径/mm炉子总高/mm3oo3.443.13顶盖510,其余205顶盖510,其余2055.16370o58265317016660∞镕Ⅲ姗一鼹狮一一2007年第3期川I化l32检查情况及修理方案的确定装置停车后,二段转化炉降温并处理结束,开炉卸出六角砖及催化剂,对炉内进行全面细致的检查,发现二段转化炉上部(催化剂以上)耐热混凝土衬里存在3处较明显裂纹,裂纹宽度2～3 mm(见图2),最严重处宽度达到12rlllTl(见图3),深度达200mm以上,但未发现贯穿性裂纹. 从催化剂上敷设的六角砖(在混合器下部)使用后表面呈熔融晶态状来看(见图4),该处温度极高.位于催化剂层以下耐火混凝土衬里情况较好.在承重拱砖以下耐火衬里情况总体较好,但耐火衬里材料表面裂纹较大,部分达到5mm宽(见图5),耐火砼虽未脱落,但已松动脱层;下锥体内的不锈钢防冲刷钢板衬里变形严重.承重拱砖的拱顶部分情况较好,但在拱砖下部3层支托砖处有损伤.图2耐热混凝土衬里裂纹之一图3耐热混凝土衬里裂纹之二图4六角砖使用状况图5耐火衬里材料表面裂纹预先制定的修理方案是对二段转化炉的内衬耐火材料进行全面的修复.但在对催化剂装填高度以上耐热混凝土进行拆除时遇到了较大困难. 该处耐热混凝土厚度约265Iilln,其表面160～180mm采用风镐才能够清除.再往下,即低于短锚固钉以下的耐热混凝土的拆除工作则基本无法开展,风镐仅能打出一个个小孔,根本无法使其松动脱落.结合现场作业实际情况,必须对预先制定的修理方案进行调整和细化.二段转化炉耐火衬里分层的主要及直接原因是衬里温度由内至外呈梯度分布,逐步降低,导致衬里内外热膨胀率不一产生应力破坏;也与开停车过程中气体与耐火衬里接触,产生急冷急热变化等因素有关,导致内层脆性增加,韧性降低.在容器钢壳外还有水夹套,使靠近钢壳部分的耐热混凝土性能保持较好,韧性14川I化2007年第3期仍然很高.考虑到其运行中各控制点温度均在设计要求范围之内,同时国内大型合成氨装置在用二段转化炉均未对耐热混凝土彻底拆除并现场重新浇筑,对修理工作的重点进行了相应的调整,不对承重拱砖进行更换,仅对两处内衬耐热混凝土进行拆除修复,具体如下.(I)将二段转化炉上部,从催化剂装填高度往下约800toni处开始,一直到上锥体顶部(图l 中A—A区域),其表层约160rain厚的耐热混凝土进行拆除,对露出的锚固钉进行检查加固.原T型锚固钉材质为SUS316,新制作高度为40toni 的V型锚固钉153件,选用厚度为6toni的SUS310钢板,并将其垂直焊接在原有T型锚固钉上.V型锚固钉要达到稳固耐热混凝土的目的,其高度不宜过高,防止离表面太近传热过大. (2)将承重拱砖下部(从不锈钢内衬挡板边缘向下)表层约170toni厚的耐热混凝土进行拆除更换;对原有锚固钉检查加固,不做改动.拆除表层时必须十分慎重,将已经松动的耐火材料完全清除,避免损伤基层耐火材料,对新老耐火材料的各结合面清理平整.3相关技术要求原引进300kt/a合成氨装置二段转化炉衬里除了对材料性能有要求外,对内衬耐热混凝土的施工,球形拱砌筑,砼养护及烘炉,包括操作控制, 运行及维护等均有严格的技术规范和专业技术操作要求.耐热混凝土的材料准备及施工是本次修理作业的重点环节,二段转化炉能否正常运行,修理作业过程及质量控制是关键.为此,公司拟定了详实的施工作业方案,同时针对新旧衬里热膨胀系数有可能不同,明确提出在现场生产工艺温度条件下,修复后必须具有整体性.对使用的原材料, 参照国家标准及原始设计提出明确的成分指标要求.原材料到货后,立即组织抽检,送交具备法定资质的国家级耐火材料检测机构——中国科学院上海硅酸盐研究所检定,出具检验报告(见表2). 其主要成分AIO,,SiO,FeO,均达到或优于标准要求.特别是必须严格控制硅含量,因炉内的工艺气体H,CO,CH等均为还原性气体,在高温,高压下会与衬里材料中的SiO反应而析出SiO:,析出的SiO:呈气态,随工艺气体进入废热锅炉,随着温度的降低,SiO垢样沉积在换热管上,除影响传热外,还会堵塞流道,造成严重的事故,并且SiO还会使变换催化剂中毒.裹2检验结果及相关标准4修理实施对容器内件按检修规程进行检查修理.待炉内用耐火材料检验合格后,开始实施浇筑的各项准备工作.根据浇筑料的配方制作标准试块,按照国家标准检验,其各项性能指标合格后,方能投入生产配制.配方的确定必须慎重,既要保证新旧耐火材料之间不脱层,结合紧密,又要避免因膨胀系数不一致及其他原因造成耐热混凝土的损伤,最终满足生产要求.浇筑过程中还必须考虑:预埋锚固件的热膨胀;浇筑使用洁净水质;控制好搅拌时间及加水时间;对搅拌混合均匀的浇筑料温度保持在10—25 ℃并在规定时间内完成浇筑作业;施工环境温度低于8℃时,应采取必要的技术措施;浇筑作业应以恒定的速度,按顺序连续进行,每次间隔时间不超过30min并控制单位时间浇筑量;浇筑时采用振动浇筑,控制插入振动器的移动间距及使用方法,防止造成空洞和浇筑体的不均匀性,在搅拌振动时保持整体均匀;提前预制浇筑模板并合模,模板现场组装必须牢固,不得出现任何间隙,保证整个浇筑层厚度均匀,接缝平整.2007年1月11日上午9:00开始现场浇筑,至12日凌晨2:40完成浇筑,期间基本保持连续作业.施工完成后,考虑当时气温条件,在炉内用电加热器进行加热,控制环境温度.在施工过程中,必须有准确,详细的记录.在现场浇筑的同.时,根据不同的施工作业环节,制作不同批次的标准试块.待养护合格后同样送交中国科学院上海硅酸盐研究所检定,出具检验报告,以最终确认浇筑料性能(见表3).报告反映出其主要性能指标耐压强度,耐火度,线变化率均达到或超过了国家2007年第3期川标准要求,与原设计及厂家提供的检测报告数据吻合,具备了进行烘炉的基本条件(检测依据:YB/T5201—1993《致密耐火浇注料常温抗折强度化15和耐压强度试验方法》,《致密耐火浇注料线变化率试验方法》,《致密耐火浇注料体积密度和显气孔率试验方法》).表3致密浇筑型耐热混凝土成分及性能检验结果注:①110℃干燥的测定值;②1450℃×3h下的测定值. 5养护与烘炉耐热混凝土的浇筑完成后,不卸模板进行静置养护,防止震动.24h后拆除模板进行冷态检查,耐火混凝土表面光洁度,初凝强度,垂直度,椭圆度均在国家,行业认同的技术规定范围内.根据施工单位要求,2007年1月11日开始进行18d自然养护,较长的养护时间对耐火材料的长期使用有利.1月29日18:00烘炉专用烧嘴安装70o60o50o墨0o赠30o20o10o就位后,按烘炉方案和升温曲线开始点火升温烘炉.以20℃/h升温速率升至120oC,恒温15h;再以5℃/h升温速率升至130oC,恒温9h;以5℃/h升温速率升至140oC,恒温6h;以10℃/h升温速率升至160oC,恒温6h;再用时22h升至220oC,恒温4h后,继续升温至500oC(耗时22h),恒温17h;然后缓慢降温至30℃,耗时28h.二段炉烘炉总共耗时233h,烘炉曲线见图6.图6二段炉烘炉曲线烘炉结束后,进行了全面细致的检查.新浇数据等基本无变化.在2007年5月底装置短停筑的耐火材料总体情况良好,只是炉体上部耐火时,再次对炉内情况进行了确认,未见异常,说明材料衬里表面每隔700～800mm有1条竖向裂此次二段转化炉的耐火衬里修复取得了成功.纹,另有3条横向环状裂纹,裂纹长约1mm,下锥体因处于烧嘴喷火口,温度高,每隔450～500mm就有横纵交错裂纹,宽度约3I/I1TI,但不影响使用.6运行情况此次修理中同时完成了二段转化炉其他常规检修项目.通过各方努力,施工作业顺利结束,装置于2月中旬恢复运行.通过对检修前后设备运行各类基础数据的对比分析,参数均无明显变化,其中夹套水进出口水温,二段转化炉冷热态膨胀7结语二段转化炉内衬耐火材料长周期,安全使用的关键是控制好运行工况,科学控制升温,降温速率,尽量减少升降温次数.但炉内承重拱砖的使用情况必须严密监护.该承重拱砖经过多年使用,其物理性能指标,化学成分数据仍无法准确获知,在今后对承重拱砖修理,更换前应进行认真研究,充分准备.(收稿日期2007_08-06)。

两段式煤气炉：两段煤气发生炉生产基本原理两段煤气发生炉中的煤的气化分为干馏和气化两个过程，入炉煤块（烟煤）在干馏段慢慢下降，与气化段上升的热煤气进行直接和间接地逆流交换，经过干燥、预热、干馏三个阶段，使煤块中的挥发份、水分等物随温度升高而逐步析出，产生干馏煤气并形成半焦，半焦进入气化段进行完全气化。

气化段产生的热煤气，其中的60%-70%出下部出口引出，称为下煤气，另外30-40%经干馏段与干馏煤气混合，从上部出口引出，称为上煤气。

一、干馏过程煤在干馏段发生的物理化学变化主要包括下面几个方面：1、干燥阶段（-150℃）：煤中表面水、吸附水蒸发。

2、预热阶段（150-300℃）：150℃-300℃时，煤中放出少量结晶水、二氧化碳和碳氢化合物。

200℃-300℃时，煤中化合物开始分解，二氧化碳增多，并放出少量焦油。

3、干馏阶段（300-600℃）300-400℃时，煤开始软化，并分解出不饱和：烃、甲烷、氢气等可燃气体、焦油气体；400-450℃时，大量分解出焦油气；500-600℃基本不产生焦油而形成半焦。

二、半焦气化过程煤在气化段与气化剂（空气、水蒸汽）发生氧化还原反应，生成一氧化碳、氢气等可燃性气体和二氧化碳，主要反应过程可用下面几组方程式表示：一次反应：C+O2＝CO2 -Q C+H2O＝CO+H2 +Q C+1/2O2＝CO -Q C+2H2O＝CO2+2H2 +Q C+2H2＝CH4 -Q H2+1/2O2＝H2O -Q二次反应：CO2+C＝2CO +Q 2CO+O2＝2CO2 -Q CO+H2O＝CO2+H2 -Q CO+3H2＝CH4+H2O -Q 3C+2H2O＝CH4+2CO +Q 2C+2H2O＝CH4+CO2 +Q 根据以上反应产物，煤碳气化过程可用下式表示：煤C+CH4+CO+CO 2+H2 +H2O+Q 实际制得的混合煤气除有一氧化碳、氢气、二氧化碳和氮气外，还含有干馏产生的一定量的高热值甲烷及一些其他的碳氢化合物，以及一定量的硫化氢、氨气及水蒸汽等。

二段转化催化剂升温还原方案
西南化工研究设计院
四川天一科技股份有限公司
一、二段转化催化剂的升温还原
通常二段转化催化剂是与一段转化催化剂同时升温还原，无需专门进行。

一段转化炉升温时，二段转化炉也同时被加热。

考虑二段炉耐火砖内衬的膨胀，升温速度不能过快。

在二段炉首次加热时，常温～300℃，控制升温速度20℃/hr。

300～700℃，控制升温速度50℃/hr左右。

当一段炉催化剂还原完毕，入一段炉的原料气量增为设计流量的50%，H2O/C调整为5∶1左右，二段炉出口温度约为700℃，一段炉出口气体组份无异常时，可往二段炉加空气。

加入空气的速度视二段出口温度升高否及二段出口气体组份中CH4含量减小的程度而定。

控制升温速度不大于80℃/hr。

二、二段转化催化剂的放硫
为彻底脱除转化催化剂内所含的微量硫，在还原过程中应随时检查转化催化剂的放硫情况。

只有催化剂中硫化物等毒物脱净后，它才能表现出高活性，才能认为催化剂还原阶段已结束。

转化炉出口气体中的硫含量（需同时分析进出口气体组份中的硫含量）连续三次以上测定值小于0.5ppm，再稳定2小时，则放硫阶段结束。

1。

天然气为原料合成氨气的流程一、原料准备。

1. 天然气预处理。

- 首先呢，天然气从气田开采出来后，里面可能会有一些杂质，像硫化物啊，水啊这些东西。

硫化物要是不除掉，会对后面的反应设备有损害，就像小虫子慢慢腐蚀大树一样。

所以要先把天然气通过脱硫装置，把硫化物去除掉。

一般常用的脱硫方法有湿法脱硫和干法脱硫。

- 湿法脱硫呢，就是让天然气和一种能和硫化物反应的液体接触，就像把脏衣服放到有洗衣液的水里洗一样，把硫化物洗出来。

干法脱硫就是让天然气通过一种能吸附硫化物的固体材料，像活性炭吸附异味那样把硫化物吸附掉。

- 除了硫化物，天然气里的水也得除掉。

这就用到脱水装置啦，可以用吸附法，让天然气通过有吸水能力的材料，比如分子筛，分子筛就像一个个小海绵，把水都吸走了。

2. 天然气转化剂准备。

- 为了让天然气能更好地进行后面的反应，我们还需要准备转化剂。

对于以天然气为原料合成氨气，常用的转化剂是镍催化剂。

这个镍催化剂要提前进行活化处理，就像给运动员做热身运动一样，让它在反应的时候能更好地发挥作用。

活化的过程一般是在一定的温度和气体氛围下处理镍催化剂，使它的活性位点暴露出来。

二、天然气的转化反应。

1. 一段转化。

- 经过预处理的天然气就进入到转化炉进行一段转化啦。

在转化炉里，天然气和水蒸气按照一定的比例混合，这个比例很重要哦，一般是1:3到1:4左右。

就像做饭的时候各种调料要按比例放一样。

- 然后在镍催化剂的作用下发生反应，主要反应是甲烷和水蒸气反应生成一氧化碳和氢气，化学方程式是CH_4 + H_2O→ CO+3H_2。

这个反应需要在高温下进行，温度大概在700 - 800℃左右。

转化炉里要不断地提供热量，就像小火炉一直烧着，保证反应持续进行。

2. 二段转化。

- 一段转化后的气体还不能直接用于合成氨气，还需要进一步转化。

一段转化气进入二段转化炉。

- 在二段转化炉里，会通入空气。

这里通入空气是有讲究的，要控制好空气的量。

自热式转化炉工作原理
自热式转化炉是一种利用废气进行自身加热的燃烧设备，工作原理如下：
1. 废气预热：将废气引入转化炉内，通过预热装置将废气中的热能传递给转化炉壁。

预热后的废气温度升高，进一步提高了转化炉内部温度。

2. 燃烧气净化：将进一步预热后的废气送入燃烧室，与燃烧剂（通常是空气）混合并进行燃烧。

在燃烧过程中，废气中的有害物质会被完全燃烧成水和二氧化碳等无害物质，从而达到净化的目的。

3. 转化炉自身加热：燃烧过程中产生的高温烟气通过转化炉壁进行传热，并将热能传递给转化炉内部，使转化炉壁温度升高。

同时，转化炉壁也起到保温的作用，减少热能的散失。

4. 废气再利用：经过转化炉内部的加热作用，废气温度进一步提高，一部分高温废气被引导回转化炉，用于维持转化炉内部的温度，并提供燃烧所需的热能。

这样可以实现自给自足的运行，减少外部能源的消耗。

通过以上的工作原理，自热式转化炉可以实现废气的净化和能量的回收利用，达到节能环保的目的。

合成氨二段炉反应
合成氨是一种重要的化工原料，广泛用于制造化肥、塑料、炸药等。

合成氨的生产通常采用哈柏过程，其中二段炉反应是合成氨的关键步骤之一。

合成氨二段炉反应是指在哈柏过程中的第二个催化反应阶段，也称为二段反应器。

在二段炉中，气体混合物经过一系列的反应，转化为合成氨。

二段炉反应的主要化学反应是氢气与氮气的催化反应，生成氨气。

反应的化学方程式如下：
N2 + 3H2 ↔ 2NH3
这个反应通常在高温（400-500摄氏度）和高压（20-30兆帕）的条件下进行。

为了提高反应速率和氨气的产量，通常使用铁作为催化剂。

铁催化剂有助于降低反应活化能，促进氢气和氮气的反应。

二段炉反应是一个可逆反应，根据勒夏特列原理（Le Chatelier's principle），提高温度和降低压力可以促进反应向生成氨气的方向进行。

因此，二段炉通常采用高温高压的条件，以提高氨气的产量。

在实际的生产过程中，合成氨的二段炉通常是多个反应器的串联，以提高反应的转化率。

炉内的气体混合物通过多个催化床层，每个床层都有一定的催化剂负荷。

这种多段反应的设计可以提高反应的效率和氨气的产量。

总而言之，合成氨的二段炉反应是哈柏过程中的关键步骤之一，通过高温高压条件下的铁催化剂催化氢气和氮气的反应，生成合成氨。

这个反应对于合成氨的生产至关重要，为相关工业领域提供了重要的化工原料。