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二段转化炉的原理二段转化炉是一种常见的炼油设备，用于将重质石油馏分转化为轻质石油产品。
它的原理是通过加热和催化作用，将原油中的长链烃分子断裂成较短的链烃分子，从而提高石油产品的产率和质量。
二段转化炉通常由上下两个反应器组成，分别称为顶部和底部反应器。
原油首先进入顶部反应器，经过加热后进入底部反应器，最后通过冷却装置得到转化后的轻质石油产品。
在顶部反应器中，原油首先被加热至较高的温度，通常在500℃以上。
这样可以使原油中的长链烃分子变得更加活跃，易于断裂。
同时，顶部反应器中还加入了适量的催化剂，如铝硅酸盐等。
催化剂能够提高反应速率，并促使烃分子发生断裂反应。
经过顶部反应器的处理，原油中的长链烃分子已经部分断裂，得到了较短的链烃分子。
这些短链烃分子随着原油进入底部反应器，继续进行断裂反应。
底部反应器中的温度通常较高，达到550℃以上，以进一步促使烃分子的断裂。
底部反应器中也加入了适量的催化剂，以提高反应效率。
催化剂的存在能够降低反应温度，减少能量消耗。
此外，催化剂还能选择性地促使烃分子发生断裂反应，减少不必要的副反应。
经过底部反应器的处理，原油中的烃分子已经基本完成断裂反应。
此时，转化后的轻质石油产品与废气一同进入冷却装置。
在冷却装置中，石油产品被迅速冷却，使其凝固成液体。
同时，废气中的一些低沸点物质也被冷凝回收。
最终，通过二段转化炉的处理，原油中的重质石油馏分得到了有效转化，生成了大量的轻质石油产品。
这些轻质石油产品包括汽油、柴油、润滑油等，具有较高的市场价值。
此外，通过催化剂的使用，二段转化炉能够提高石油产品的质量，减少有害物质的含量，符合环保要求。
二段转化炉是一种重要的炼油设备，通过加热和催化作用，将原油中的长链烃分子转化为轻质石油产品。
它的原理是在高温下，利用催化剂促使烃分子发生断裂反应。
通过二段转化炉的处理，可以提高石油产品的产率和质量，满足市场需求和环保要求。
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。
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。
转化炉(F1002)烘炉1 烘炉目的转化炉(F1002)炉墙及E1001内衬，是用耐火砖混凝土等筑砌而成，里面含有大量的水份。
通过烘炉，可将炉墙中吸附水和结晶水慢慢脱除，以避免在使用过程中因水份急剧蒸发而引起炉墙衬里破坏。
通过烘炉，了解炉管的热膨胀情况，掌握炉子的温度调节、E1001使用性能及锅炉系统的热态操作。
2 烘炉具备的条件2.1 装置冲洗、吹扫合格，系统气密试验合格。
2.2 C1001A/B单机试车合格，负荷试车正常，处于备用状态；P1003A/B、P1004A/B单机试车合格，P1001、P1005标定完毕，负荷试车正常，处于备用状态。
2.3各岗位主要仪表具备投用条件。
2.4 废热锅炉系统建立水循环。
2.5 冷N 2循环时发现问题均已解决，转化炉负压力表已装好，炉区清理各种易燃易爆物品，备好消防器材。
3 转化炉点火前应具备的条件3.1 用氮气置换燃料气系统至各火嘴小阀前，由F1002顶放空管放空。
采样分析合格(O2＜0.5%)后，引燃料气至火嘴小阀前。
3.2 启动F1002烟道风机，打开烟道挡板，抽20分钟后炉膛采样作爆炸分析,合格后,调整烟道挡板至合适开度.使炉膛保持合适的负压(-2～-5mmH 2O)，F1002就可点火。
3.4 把E1001全部连入系统。
4 升温烘炉4.1 升温速度见表，升温曲线见图。
升温曲线图4.2 低温烘转化炉(F1002)点燃F1001火咀，按升温曲线要求使F1002升温。
但要控制F1001自身的温升≯50℃/h，出口温度≯380℃。
同时兼顾各反应器的入口温度，防止温度过高损坏反应器。
当F1001无法使F1002继续升温，或者F1002炉膛已达到120℃，并经过恒温，即可进行F1002点火。
4.3 F1002点火升温点燃F1002火嘴应按下列顺序:先两边后中间。
同时要使炉子两侧点燃的火嘴对称，避免炉管单侧受热。
初始阶段，火焰尽量小些，以避免局部温升过快，以后可根据升温曲线的要求及时增减火嘴。
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)。
制氢装置转化炉简介随着炼油厂加氢装置的逐渐增多，对氢气的需求也越来越多，使得制氢装置也相应发展的很快。
目前大型制氢装置采用的制氢方法多为轻烃水蒸气转化法，利用的原料多为天然气、炼厂气、石脑油等轻质烃类。
这些轻烃在特定的温度、压力及催化剂存在的条件下，与水蒸汽发生反应，生成氢气、一氧化碳。
转化炉是制氢装置转化反应的反应器，属于装置的心脏设备。
由于转化反应是强吸热反应，所需的大量热能是通过管壁从管外传递给管内反应系统的，因此转化炉既是一个固定床管式反应器，又是一个能提供大量热量的加热设备。
随着制氢生产规模的扩大和转化工艺技术的提高，转化炉的操作条件愈加苛刻，所以在选材、安装、维护、检修等环节都需要精心考虑。
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）侧烧炉：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，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)梯台炉：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。
