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1、制氢工艺装置方案一、概述1装置组成本装置由造气和中变气PSA两个部分组成。2装置规模根据全厂总流程安排，确定新建制氢装置的公称规模为1104Nm3/h工业氢。装置年操作时数8000小时。3工艺技术路线造气单元的工艺技术方案采用轻烃蒸汽转化技术；中变气PSA单元工艺方案采用变压吸附（PSA）净化技术。造气单元主要包括：原料气压缩、脱硫、蒸汽转化和一氧化碳变换等。二、原料及产品1原料（1）本装置原料为焦化干气进装置温度： 40进装置压力： 0.6MPa(G)。2 产品方案（1）产品-工业氢规格 出装置温度：40 出装置压力：2.0MPa(G) 序号组分名称mol%备注1H299.902CH40.0
2、53N20.054CO+CO220ppm合 计100 三、工艺技术方案1国内外技术状况和技术特点随着合成氨、甲醇等合成气工业的飞速发展，轻油蒸汽转化制氢技术有了长足的进步。在半个多世纪的工业实践中，ICI、凯洛格、赫尔蒂、KTI、托普索等公司在转化炉型、催化剂性能、能量回收、净化方法等方面均有重大改进，使轻油蒸汽转化技术日臻成熟，可靠性、灵活性有了很大提高。目前由于越来越严格的环境保护要求，各种发动机燃料的质量越来越高，炼油厂中氢气的需要不断增加，极大地剌激了制氢工艺的迅猛发展。以KTI、托普索为代表的轻烃蒸汽转化制氢技术公司，在充分吸收、借鉴现代合成气生产经验的同时，利用其制氢的优化设计软件
3、，力求开发出适合当代要求的轻烃制氢技术。最新的进展包括：（a）低水碳比、高转化温度，以降低原料和燃料消耗；(b)预转化工艺和后转化工艺（一种列管式的转化反应器）与常规转化炉的优化组合应用，以降低转化炉的燃料消耗；(c)应用现代节能技术，优化余热回收方案，以进一步降低装置能耗。国内轻烃蒸汽转化制氢技术自六十年代第一套2104Nm3/h油田气制氢装置一次投产成功以来，取得了可喜的进展。七十年代至八十年代中期，国内陆续建成了荆门、茂名、镇海等大型制氢装置，其生产规模均为单系列2104Nm3/h工业氢，净化技术为化学净化法（即热钾碱法脱CO2及甲烷化去除微量CO、CO2）。进入八十年以后，随着变压吸附
4、（PSA）技术的进展，PSA技术的可靠性和氢回收率有了较大提高，八十年代后期至九十年代，我国又先后在齐鲁石化公司、辽阳化纤公司、大连西太平洋等兴建了几套大型制氢装置，其净化工艺均为PSA净化法。随着自动化程度大大提高，特别是计算机技术的广泛应用，与化学净化法相比，PSA工艺最大的特点在于：(a)简化了制氢装置的流程，提高了氢气纯度；(b)降低了装置能耗，提高了装置长周期运转及供氢的可靠性；(c)相对减少了操作及维护人员，管理更加方便；(d)三废排放量大幅度减少，设备没有腐蚀性介质的威胁。由于PSA氢回收率的提高（可达90%），以及国产PSA的投资低的优势，使得PSA净化法制氢装置在新建制氢装置
5、中所占的比重一直呈上升趋势。PSA技术产氢纯度高达99.99%，也可降低下游装置操作压力和工程投资。三十年来的工业实践表明，国内自行设计施工的制氢装置工艺可靠，开车方便，原料、燃料单耗和主要性能能量指标均已达到国际先进水平。在催化剂方面，齐鲁石化公司研究院研制成功的转化催化剂已在许多工业装置上广泛采用，其活性、空速、强度、抗积碳性能等主要性能指标，已达到国际同类催化剂的先进水平。2工艺方案选择以轻烃为原料制取工业氢，国内外均认为蒸汽转化法为最佳方案。大型合成氨厂以及炼油厂的制氢装置，其造气工艺大多为水蒸气转化法。该工艺技术具有投资省、能耗低、操作可靠性、灵活性高等优点，经过多年的生产实践，目前
6、已积累了许多成功的工程设计及操作经验。因此本报告中造气单元推荐采用蒸汽转化技术。国内外蒸汽转化制氢装置的净化工艺主要可分为两种流程，即化学净化法（常规净化法）和变压吸附净化法（PSA净化法）。两种流程在国内均已有成功的操作经验。两种净化方法的选择主要取决于原料和燃料价格及技术经济比较结果。由于造气单元采用价格较低而且产氢量高的焦化干气为原料，因此采用PSA净化法的氢气成本要比采用化学净化法的氢气成本低。而且采用PSA净化法制氢装置还具有流程简单，便于生产管理，产品氢纯度高（PSA净化法生产的工业氢纯度大于99.99%）等特点，有利于减少加氢装置的投资和消耗。因此，本报告推荐采用PSA净化法。（
7、1）原料选择由于制氢装置中的各种催化剂对原料的族组成、馏程以及杂质含量均有特殊要求，而且制氢装置的原料在氢气成本中所占的比例较高，约达6585%。因此，在选择制氢原料时，应充分考虑各种因素，优先选用氢碳比大含硫低的饱和烃类原料，或者几种氢碳比大的原料混合进料，以减少原料耗量，降低氢气成本。可以作为本装置原料的烃类为焦化干气和加氢干气。加氢干气由于含氢量大、氢碳比高、硫含量低、产氢量高，是一种非常优良的制氢原料，但其量非常少，远远不能满足本装置的原料需求量。焦化干气虽然含有不饱和烃类，但其氢碳比高、组成稳定，仍不失为一种优秀的制氢原料。因此本报告以焦化干气为制氢原料。（2）工艺流程特点A 造气单
8、元 采用焦化干气为装置原料，原料产氢率高，原料和燃料消耗低。 优化装置设计，合理选择工艺参数，采用较高的转化出口温度（840），增加转化深度，提高单位原料的产氢率，从而降低原料和燃料消耗；选用较低的水碳比（3.5），进一步降低转化炉的燃料消耗。氧化锌脱硫反应器设置两台，即可串联又可并联，可实现不停工更换脱硫剂。一氧化碳变换部分仅采用中温变换流程，不采用低温变换流程，以降低装置投资，简化制氢流程，缩短开工时间。采用二合一的产汽流程（即烟道气、转化气的产汽系统共享一台汽包），简化了余热回收流程，降低了装置投资。优化换热流程，合理利用余热能位，提高有效能效率。 利用转化炉烟道气高温位余热预热原料气，
9、利用烟道气和转化气的高温位余热发生3.5MPa中压蒸汽。所产蒸汽一部分作为工艺用汽，多余部分外输至工艺蒸汽管网。利用中变气高温位余热预热锅炉给水，以增加中压蒸汽产量。 利用烟道气低温位余热预热燃烧空气，以降低转化炉的燃料用量。在维持合理传热温差的前提下，降低排烟温度，提高转化炉的热效率，以降低燃料消耗。为提高装置的可靠性，确保装置长周期安全运行，制氢装置的催化剂选用国内成熟可靠的催化剂。其中转化催化剂选用国内制氢装置普遍采用的、齐鲁石化研究院研制生产的水蒸汽转化制氢催化剂。回收工艺冷凝水，减少装置脱盐水用量。在变换气冷却过程中将产生大量的冷凝水，这部分冷凝水如直接排放，将会污染环境或增加污水处
10、理场负担。本设计将工艺冷凝液经汽提塔汽提后直接进入除氧器，除氧后作为锅炉给水。这样既保护了环境，又减少了脱盐水用量。采用型管双壳程换热器，加深换热深度，提高热效率。采用高效分水器，降低了设备投资。B 中变气PSA单元PSA方案建议采用8-2-4 PSA工艺，在0.03MPa（G）压力下完成吸附剂再生，具有流程简单、无需动力设备、能耗低的特点。本方案较传统流程多一次均压过程，可更有效地回收产品氢气，提高了产品氢回收率。(可达90%)本方案由于增加了一台顺放气缓冲罐，解决了传统流程在冲洗再生过程中存在的二次污染问题，因而吸附剂再生效果更好。变压吸附工艺过程采用DCS控制系统，具有运转平稳，操作可靠
11、的特点。并且具有事故状态下，能自动或手动由八床操作切换至七床、六床、五床操作的功能, 因而大大地提高了装置的可靠性。四、主要工艺过程操作条件1加氢反应温度: 230380反应压力: 2.95MPa（G）气空速： 547 h-1 2脱氯反应温度: 320380反应压力: 2.89MPa（G）出口气中氯含量: 1ppm wt穿透氯容: 10kg/100kg催化剂3脱硫反应温度: 320380反应压力: 2.88MPa（G）入口硫含量: 200ppm（wt）出口硫含量: 0.5ppm（wt）饱和硫容: 30kg/100kg催化剂4转化反应温度: 入口 480520 出口 800850 反应压力: 入
12、口 2.80MPa（G） 出口 2.50MPa（G）水碳比 3.5(H2O mol/c atom)碳空速 794 h-1出口残余甲烷 5% V(干基)5 中变反应温度: 入口 360 出口 421 反应压力: 2.40MPa（G） 出口CO含量 3% V(干基) 入口H2O/CO 5.10 (mol/mol) 干基空速 1210 h-16 变压吸附H2回收率 90%出口氢纯度 99.9V%尾气压力 0.05MPa（G）出口氢气压力 2.0MPa（G）五、工艺流程简述本装置由造气单元和中变气PSA单元组成。1造气单元（1）进料系统 来自装置外的焦化干气进入原料气缓冲罐，经原料气压缩机压缩至3.2
13、MPa(G)后进入原料气脱硫部分。（2）脱硫部分 进入脱硫部分的原料气经原料气-中变气换热器或开工加热炉（开工时用）升温到280左右进入加氢反应器，在其中原料中的不饱和烃通过加氢转化为饱和烃类，床层温度升至380左右，此外通过加氢反应，原料中的有机硫转化为无机硫，然后进入氧化锌脱硫反应器脱除硫化氢和氯化氢。经过精制后的气体总硫含量小于0.5PPm，氯化氢含量小于1 PPm，进入转化部分。（3）转化部分 精制后的原料气按水碳比3.5与自产的3.5MPa水蒸汽混合，再经转化炉对流段予热至500，进入转化炉辐射段。在催化剂的作用下，发生复杂的水蒸汽转化反应。整个反应过程是吸热的，所需热量由分布在转化
14、炉顶部的气体燃料烧嘴提供，出转化炉840高温转化气经转化气蒸汽发生器换热后，温度降至360，进入中温变换部分。（4）变换部分 来自转化气蒸汽发生器约360的转化气进入中温变换反应器，在催化剂的作用下发生变换反应，将变换气中CO含量降至3左右。中变气经原料气-中变气换热器、中变气蒸汽发生器、中变气-脱氧水换热器、中变气-除盐水换热器进行热交换回收大部分余热后，再经中变气空冷器、中变气后冷器冷却至40，并经分水后进入中变气PSA单元。（5）热回收及产汽系统 来自装置外的脱盐水与来自酸性水气提塔的净化水混合并经中变气-除盐水换热器预热后进入除氧器。除氧水经锅炉给水泵升压后，再经中变气-脱氧水换热器预
15、热后进入中压汽包。 锅炉水通过自然循环的方式分别经过转化炉对流段的产汽段及转化气蒸汽发生器产生中压蒸汽。所产生的中压蒸汽在转化炉对流段蒸汽过热段过热至440离开汽包。一部分蒸汽作为工艺蒸汽使用；另一部分进入全厂中压蒸汽管网。2中变气PSA单元来自造气单元压力约2.1MPa（G）、温度40中变气进入界区后，自塔底进入吸附塔中正处于吸附工况的塔（始终同时有两台），在其中多种吸附剂的依次选择吸附下，一次性除去氢以外的几乎所有杂质，获得纯度大于99.99%的产品氢气，经压力调节系统稳压后送出装置。当吸附剂吸附饱和后,通过程控阀门切换至其它塔吸附,吸附饱和的塔则转入再生过程。在再生过程中，吸附塔首先经过
16、连续四次均压降压过程尽量回收塔内死空间氢气，然后通过顺放步序将剩余的大部分氢气放入顺放气罐(用作以后冲洗步序的冲洗气源)，再通过逆放和冲洗两个步序使被吸附杂质解吸出来。逆放解吸气进入解吸气缓冲罐，冲洗解吸气进入解吸气缓冲罐，然后经调节阀调节混合后稳定地送往造气单元的转化炉作为燃料气。六、自控水平(一).工艺装置对自动控制的要求由于制氢装置的操作温度、操作压力较高，且为临氢反应，危险性较大，因此该装置对自动控制要求较高。考虑到目前国内外炼油厂自动控制系统的发展现状，该装置采用以微计算机技术为基础的集散控制系统(DCS)，对全装置进行集中管理，数据处理，相对分散控制，以增强系统的适应性、可靠性，有
17、利于装置顺利完成正常生产时的操作调优，长周期、安全、平稳操作。设计中选用的自控设备应质量可靠、技术先进、经济合理、性能稳定、有成熟的使用经验和技术支持，以满足装置对自动化仪表的需要。制氢装置的造气单元与PSA单元共用一套DCS控制系统。自动保护联锁功能和变压吸附（PSA）顺序控制功能也由DCS完成。从生产装置的本身安全以及人身安全的角度出发，大部分仪表回路采用本安回路，变送器以智能型为主，并在装置内独立设置可燃气体监测系统。其中PSA单元的控制软件采用PSA专利商提供的“切塔控制和参数优化软件”并由PSA专利商进行组态。(二).生产过程的自控水平以及控制、检测仪表选型原则1.生产过程的自控水平
18、本装置工艺过程技术先进，产品有较高的经济效益，为保证装置安全、平稳、长周期、满负荷和高质量运行，与全厂控制系统的总体设计水平相一致，并为装置的先进控制、优化控制和信息管理建立基础，本装置采用分散控制系统（DCS），对全装置工艺过程进行集中控制、监测、记录和报警。DCS显示全面、直观、精确、控制可靠、操作方便，并为全厂实现计算机数据处理和生产管理创造条件。为保证装置的安全生产，保护操作人员和生产装置的安全，本装置设有安全联锁或紧急事故处理安全仪表系统（SIS），该系统与DCS共为一套系统，其机柜放置在中心控制室机柜室内，操作站放置于中心控制室操作间。本装置与其它装置共用一个中心控制室，有关控制系
19、统及中心控制室的详细情况见总说明部分。2. 自控仪表选型原则(1).控制室仪表控制室内采用DCS，为了便于操作、管理、资源共享、节省投资，本装置与其余装置采用一种DCS系统。本装置DCS硬件配置如下：CRT操作站： 4 台（其中1台专用于PSA）报表及报警打印机： 1 台（报表打印机与其余装置共用）冗余的控制模件、机柜、隔离安全栅柜及相应的设备控制回路：66 个输入输出点数：412点其中： AI 420mA154点 AO 420mA53点 TC mV129点 DI50 点 DO24 点注：PSA单元控制及检测点数待PSA专利商确定(2).现场仪表根据工艺条件及其要求，选用先进、可靠并且安装、使
20、用方便的仪表。电动仪表选用符合工艺场所防爆等级的本安型或隔爆型仪表，凡与腐蚀介质接触的仪表，均选用耐腐蚀材质。本装置的变送器和信号转换类仪表选用本质安全型，配用隔离式安全栅构成本质安全防爆系统；开关类仪表选用防爆等级相当的隔爆型仪表。凡工艺专利商指定的仪表则按照专利商的要求选型。a.流量仪表 流量测量仪表以节流装置为主，配以差压变送器送入DCS，对于小流量的测量选用电远传金属管浮子流量计。部分气体和蒸汽流量的测量选用气体质量流量计。进出装置的汽、气、水均设置计量仪表并送入DCS进行计量累积。b.液位仪表一般选用远传式双法兰液位变送器或电动导波雷达液位变送器。现场指示的液位计一般选用磁性翻板式液
21、面计或石英管式彩色液位计。原则上液位开关的设置选用音叉式或浮球式开关，开关的接点应为双刀双掷式（DPDT）。c.温度仪表远传至控制室的温度检测选用IEC标准的热电偶，控制回路的温度检测选用本安型温度变送器。现场指示的温度仪表选用双金属温度计。所有温度检测元件与工艺管道及设备的连接均应为法兰式，测温元件应附带独立拆卸的法兰式整体钻孔保护套管。d.压力仪表远传至控制室指示的压力检测选用电子式压力变送器。对于工艺介质中含有悬浮物、固体颗粒、易结晶、粘稠介质的压力测量选用远传法兰式压力变送器，现场压力指示应选用法兰式隔膜压力表。压力开关的选择根据工艺要求而定，压力开关接点一般应为双刀双掷式（DPDT）
22、，其防爆方式一般为隔爆型。e.安全仪表装置区内可能泄漏有毒、有害或可燃气体的场所分别设置有毒有害气体变送器和可燃气体变送器，在控制室内设置独立的可燃气体报警系统。为保证各燃烧炉的安全运行，在燃烧炉上设置了紫外火焰检测传感器，其接点信号引至DCS内进行报警和联锁停车。f.分析仪表加热炉烟气氧含量测量选用氧化镐氧分析仪。g.执行器装置内执行器主要有两类，一种是用于连续控制的气动调节阀，另一种是用于两位式控制的气动阀（包括两位式气动球阀和两位式气动控制闸阀等）。气动调节阀一般为气动薄膜式执行机构附带阀门定位器或电气转换器。自保联锁阀采用气缸式O型球阀。两位式气动球阀等都应附带电磁阀、限位开关等。h.
23、电子式变送器本装置变送器全部选用本安型电子式变送器，其输出信号为二线制420mA.DC。根据使用场合不同，变送器可选为差压式变送器、远传式液位变送器、压力变送器、电动导波雷达式液位变送器等。变送器应为智能型，在控制室即可对其量程进行修改或设定。3.主要的检测及自动控制方案装置中凡重要的工艺参数均集中在控制室DCS中指示、自动控制，并对一些重要的操作参数设置越限报警，以确保装置安全平稳操作。一般的工艺参数在现场指示。为保证装置生产安全，设有安全紧急联锁停车系统。本装置控制回路以单参数控制为主，根据工艺过程要求也设置了串级、均匀、比值控制等复杂控制。(1)主要控制方案a.原料预热炉设有温度、压力检
24、测;出口温度与燃料气流量串级调节。b.反应器设有温度、压力检测。c.转化炉设有温度、压力检测、氧含量在线分析;其出口温度与对流段温度切换操作后再与燃料气或脱附气流量串级调节。 d.中变气分水罐设有液位调节。e.酸性水汽提塔设有液位调节。f.中压汽水分离器设有压力、液位检测;采用前馈-串级的三冲量调节。g.除氧器设有压力、液位调节。h.转化炉出口转化气采用出口温度 、辐射段温度 系统副燃料气流量串级；PSA工况与主燃料气流量 切换功能控制。j.转化炉 水/碳比控制进转化炉蒸汽和脱硫后原料气流量进行水/碳比的比值控制， 在正常生产情况下,控制好水/碳比是转化操作的关键。水/碳比过高增加转化炉的热负
25、荷,且浪费蒸汽；水/碳比过低,引起催化剂积碳,使之失活，甚至造成生产事故。从节能与安全两方面综合考虑,生产过程稳定时,要求水/碳比操作在低限；原料气提量时，先提蒸汽量后提原料气量；减量时,先减原料气量后减蒸汽量。(2)主要安全联锁系统影响转化炉正常生产的主要参数有：水碳比过低，炉膛压力过高，主、次燃料气压力过低，预热空气压力过低，中压汽包液位过低，鼓风机停机，引风机停机等。上述联锁信号若放在自动联锁位置，则其中任何一个动作都会导致转化炉自动停炉。将进转化炉的工业蒸汽，脱硫原料气，主、次燃料气调节阀切断，而将氮气阀打开（蒸汽阀延时半小时关闭，而后氮气阀手动打开），则转化炉就会安全停炉。如果不放在
26、自动位置，上述参数超限时预报警，不自动联锁，但通过人工处理达到正常，若经人工处理仍达不到正常，则再启动紧急手动开关使转化炉停炉。4.保证自控系统正常运行的主要安全技术措施现场仪表及控制系统均选用先进可靠的产品。装置界区内存有易燃、易爆气体，界区内所有电子式仪表均应采取防爆措施。所有远传电子式变送器、调节阀电气阀门定位器、温度变送器均采用本质安全型。在线分析仪、质量流量计及部分现场压力、液位（料位）开关可选择隔爆型结构。控制室机柜间内设安全栅柜。装置界区内、控制室内设可燃/有毒气体检测器，在控制室内独立设置可燃/有毒气体报警系统。DCS系统的电源由UPS提供，用于事故发生后的紧急处理，事故状态供
27、电时间不小于30分钟。由电气配电室引至中心控制室的信号应采取隔离措施，模拟信号用信号隔离器，接点信号用继电器，以防止电气电压/电流等对DCS系统的损坏。DCS控制器、电源部分、通讯网络、控制类I/O卡等都采用冗余配置。5.随设备成套供应的仪表本装置部分设备如鼓风机、加热炉等随机附带挡板阀，自控配备配套的执行机构。6.要仪表设备清单DCS系统主要设备一览表（全厂统一配置）序号设 备 名 称单位数量备 注1操作站（包括工程师站）个4 其中PSA单元1个2双重化现场控制站个23报警/报表打印机台1 4激光打印机台35控制机柜个46接线机柜个27安全栅柜个38电源柜个19操作台个510输入隔离栅个13
28、110热电偶输入隔离栅个12910输出隔离栅个5511冗余型直流电源套212信号隔离器、温度变送器个20七、主要设备选择（一） 转化炉1转化炉炉型选择 转化炉为制氢装置的核心设备，转化炉结构形式主要有：顶烧炉、侧烧炉、阶梯炉和底烧炉等，但目前广泛应用的炉型只有顶烧和侧烧两种，其选择主要取决于下列因素： 转化炉大小 应用场合 燃料种类 转化炉的尺寸是十分重要的。一般说来，较大的转化炉不宜采用侧烧炉，因其烧嘴过多而常常必需将辐射室分成两个（或更多）炉膛。顶烧炉因其烧嘴少，结构紧凑，则较适合于大型转化炉。 在燃料种类的适应性方面，侧烧炉只局限于使用燃料气及汽化后的石脑油和液化石油气；而顶烧炉因其烧嘴
29、型式众多，可以使用各种气体和液体燃料。 根据上述分析，通过对生产规模、燃料种类、催化剂性能要求、换热方案以及施工安装、检修、合金钢用量等多方面的综合比较，并考虑了节省投资、生产稳妥可靠等因素，选择炉型为：顶部烧嘴供热、对流段横卧于地的结构。2顶烧炉炉型特点 (1)最适合转化反应的要求 转化反应为吸热反应，维持反应所需的热量是通过辐射，由烟道气转送到反应物的。在炉管的进口处，反应物有着较低的平衡温度，而且烃类原料的分压较高，转化反应只受到热传递速率和催化剂活性的限制。在炉管出口处，由于转化已经基本完成，原料的分压较低，吸热量较小。顶烧炉由于上部火焰温度高，炉管上部的传热速率快，因而较能满足转化反
30、应上部反应速度快，吸热量大的要求。 (2)有利于延长炉管的使用寿命。 根据转化反应需要，最大传热量位于工艺温度较低的管子进口处，其平均热通量是炉管平均热通量的两倍。在顶烧炉内，由于火焰向下，入口处高热通量不会引起高的金属温度（此处工艺气体温度较低）。因此炉管表面温度沿轴向分布均匀，使转化炉管的耐高温性能得以充分发挥。 (3)辐射效率高，燃料消耗少 火焰与工艺物流并流的另一优点就是顶烧炉的辐射段效率要比侧烧炉或底烧炉的辐射段效率高。在顶烧炉内，燃烧产物来自辐射室顶部的混合区。随着燃烧物的冷却和变重，自然趋于下流。而在底部燃烧的转化炉内，燃烧产物在辐射室的顶部。随着燃烧物的向上通过燃烧室，燃烧物冷
31、却下来引起逆向混合，这种逆向混合将引起整个辐射温度的降低，对于给定的转化量，底烧和侧烧转化炉所需的燃料要比顶烧转化炉多。 (4)烧嘴种类众多，燃料的适应性强。 (5)烧嘴数量少，易于操作。 (6)操作弹性大。 (7)对流段设置于地面上，与侧烧炉对流段设置在辐射段顶部相比，对流段的安装和检修都较为方便，汽包安装高度亦大大降低。 (8)由于顶烧炉火嘴较少、便于采用空气预热器。空气经对流段低温热预热后进入火嘴助燃，可节省燃料消耗。 (9)顶烧炉因火嘴集中、能量大、数量少，更适合于燃烧低热值的PSA脱附气。3转化炉管的选择 转化炉管是在高温高压下工作的，所以对材料要求比较苛刻。目前国内已有四川化机厂、
32、烟台马诺尔合金炉管厂以及兰州石化总厂机械厂等厂家能生产HP、HK系列的离心浇铸管，产品质量已达到国外同类产品指标。目前，国产炉管已在国内新建制氢装置、合成氨以及甲醇装置中得到广泛使用，使用效果较好。在相同的操作条件下，HP系列炉管和HK系列炉管相比具有以下优点：（1）HP炉管具有较好的高温性能、使用温度比HK炉管高。（2）在相同的操作条件下，HP炉管的壁厚要比HK炉管减少15%，重量也就相应减少约15%。尽量HP炉管的价格比HK炉管高1520%，但总的费用基本相当。（3）由于HP炉管管壁减薄，既可减少内外壁温差造成的热应力，又可减少热阻，提高传热速率，节省能量。若保持炉管外径基本不变，则内径可
33、以扩大，可多装催化剂、提高生产能力。因此，本报告推荐采用国产的HP系列炉管。4转化炉管的支撑转化炉管的支撑一般采用三种方式：上部吊挂；下部支撑；下部支撑与上部吊挂同时采用。（1）上部吊挂炉管单独吊挂其受热膨胀的位移量全部由下尾管吸收，因此所需下尾管较长。而下尾管是处在820以上的高温条件下，对材质要求苛刻，要使用高合金材料。下尾管长度较长，不仅浪费高合金材料，而且会经常出现断裂现象，所以炉管上部吊挂，向下膨胀近年来已逐步被淘汰。（2）下部支撑炉管单独下部支撑，则炉管受热膨胀后全部由上尾管吸收其位移量，因此所需上尾管较长。但由于上尾管仅处在500左右条件下，可以使用18-8材质。因此可节约高合金
34、材料，减少上尾管断裂现象发生，延长使用寿命。但是，由于炉管较长，其挠度较大、加上炉管受热有些不均，因此在使用过程中会出现炉管弯曲直至报废。因此炉管仅采用下部支撑方式是不完善的。（3）下部支撑与上部吊挂同时使用这种炉管支撑方式同时具有了上述两种支撑方式的优点：a、以上尾管吸收热胀量降低了设备造价。b、上部吊挂改善了炉管受力状况，减轻了炉管受热不均而产的弯曲，提高了操作可靠性。根据上述情况，本报告建议选用下部支撑与上部吊挂同时使用的支撑方式。5 下集合管转化炉下集合管的直径较小，采用热壁管（材质为Cr2ONi32）。6.为了改善转化炉的操作条件，燃烧空气引风口改为炉顶吸入。这不仅充分利用了炉顶的散
35、热，而且改善了炉顶的操作条件。同时由于燃烧空气进入空气预热器的温度高，有助于减轻空气预热器的露点腐蚀。7.采用新型顶烧燃烧器，它具有以下优点： （1）燃料适用性强，可单烧高压瓦斯,也可单烧低压瓦斯,还可同时烧两种瓦斯。 （2）空气与燃料正交碰撞混和,混和均匀,从而使燃料充分燃烧。 （3不易回火和堵塞。 （4）焰形稳定,火焰刚直有力。(二).反应器反应器全部采用热壁结构，筒体采用低铬钼钢材质。（三）.冷换设备1.转化气蒸汽发生器 转化气蒸汽发生器采用卧式烟道式结构，有利于降低设备造价，便于安装与检修。管程中心管出口处设调节机构，用以调节转化气出口温度，管程入口处采用冷壁结构，内衬耐高温衬里。2.
36、其它换热设备由于操作条件较苛刻，并考虑酸性水对设备的腐蚀，非定型换热器壳体采用碳钢，换热管采用不锈钢管。（四）.中变气分水器中变气分水器采用离心分水结构，和一般分水器相比可节省投资 60%。（五）.原料气压缩机原料气压缩机选用对称平衡型往复式压缩机，压缩机的气缸、活塞环和活塞杆填料按无油润滑设计。八、节能措施a.采用PSA净化工艺，降低全装置能耗；b.变压吸附尾气全部用作转化炉的燃料，从而减少高压瓦斯用量；c.装置内的高温位热源（如转化炉高温烟气、高温转化气、中变气等）尽可能发生中压蒸汽，回收余热；d.装置内锅炉用水自行除氧，尽可能利用低温位热源；e.酸性凝结水经气提塔汽提后回用作锅炉给水,降低了装置除盐水用量。九、平面布置本装置与加氢装置联合布置，设备按照流程和同类设备相对集中的原则设计布置。整个装置布置上分为五个区域：炉区、构架区、管带区（泵区）、压缩机区、PSA区。