板式空气预热器在制氢转化炉低温段应用

板式空气预热器在实际应用过程中由于各装置不同的情况产生了不同的问题。板式空气预热器在制氢转化炉低温段的应用过程中发生烟气侧堵塞,烟气侧前后压力差达到2.4 kPa,导致炉膛负压不足,转化炉负荷被迫降至50%,后因堵塞情况加剧,被迫停工拆卸空气预热器清洗。在2011年出现了烟气侧出口板片腐蚀穿孔,导致鼓风机空气短路,热风道风压力下降到0.38 kPa,只能满足60%转化炉负荷需要。就烟气侧堵塞和烟气侧板片腐蚀穿孔等实际问题进行了原因分析,并提出了在转化炉鼓风机出口设置前置预热器;改变低温空气预热器烟气出口型式;在低温空气预热器烟气出口板片增加热电偶测温点的数量等改进措施。     

制氢装置转化炉运行工艺参数的研究

对中国石油独山子石化分公司两套制氢装置在不同进料负荷下转化炉的实际运行工艺参数进行了分析研究,发现大制氢装置转化深度低的关键是其反应压力高以及碳空速高所致。装置运行结果表明,优化设计转化炉除考虑低水碳比和高转化炉入/出口温度外,还应选择高反应压力和低碳空速,这有利于降低原料消耗和综合能耗。通过正确调节转化炉运行工艺参数,大小制氢装置在高进料负荷下都可得到较低的综合能耗,而大制氢装置在较低进料负荷下可得到低于设计值的原料单耗和综合能耗。     

炼油厂制氢转化炉的设计

结合洛阳石油化工工程公司的设计经验从炉型、管路系统、炉管安放、管 材选用、燃烧器、炉衬及余热回收等方面介绍了炼油厂制氢转化炉的设计概况,通过生产实 践经验总结与分析对比,指出目前应可能采用顶烧炉型。     

制氢转化炉炉管开裂机理分析

着重对制氢装置转化炉炉管开裂原因进行分析，并采取措施加以防范，从而确保装置安全、平稳运行。     

制氢装置转化炉炉管花斑原因分析及对策

2010年中国石化洛阳分公司制氢装置四开三停,并且一直处于较低加工负荷下运行(30%左右)。作为装置核心的转化系统,受到较大的影响,转化催化剂出现大面积局部结炭,表观现象是炉管顶部到中部出现大面积"花斑",并且个别炉管已出现了"红管"现象。针对此情况对原料气性质及装置运行情况进行了分析,并探讨了炉管花斑可能带来的影响:造成炉管堵塞,气流无法畅通;产生整根炉管高温或超温,长时间运行,炉管会发生高温蠕变;热膨胀不均匀,局部应力过大,使材质原有小缺陷发展为超标缺陷,导致炉管破裂。分析认定负荷率偏低(30%)、原料气硫含量超标(高达1 000μg/g)、火嘴调节不当是主要原因。针对"花斑"及"红管",提出了优化原料、调整转化炉参数、引入焦化干气等处理措施,转化炉的运行状况有了较明显的改善,炉管"花斑"及"红管"现象得到了较好的抑制,没有扩大趋势,确保了充足氢源和用氢装置的稳定运行。     

制氢转化炉催化剂托架脆裂原因分析

介绍了制氢转化炉催化剂托架脆裂情况,分析了催化剂托架脆裂原因,指出催化剂托架材质在高温条件下渗碳是导致脆裂的主要原因,并提出了避免渗碳情况发生的两点措施。     

制氢装置转化炉余热回收系统存在问题及对策

中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司制氢装置余热回收系统运行异常,过热蒸汽温度由420℃下降至375℃、烟气排放温度升高到264℃,影响装置安全运行。检查、核算发现余热锅炉入口烟气量低于设计值、过热蒸汽管积垢,同时锅炉管束与炉墙衬里之间有间隙,空气预热器的入口温度分布不均,热管失效。为解决上述问题,将过热蒸汽段受热面积增加;在解吸气返回线上增设增强型过滤器;在烟气余热锅炉各段管束与炉墙的间隙处增加烟道挡板,并且更换前10排热管为耐高温热管。改造后,实现了装置长周期平稳运行,装置过热蒸汽温度由375℃提高到430℃、发汽量由91 t/h提高到95 t/h,有效保障了下游装置的用汽要求,改造后进、出空气预热器的烟气温度实现均匀分布,排烟温度降至125℃的正常水平。余热回收系统的运行更加优化,加热炉的热效率提高,取得较好的经济效益。     

制氢转化炉低温SCR脱硝技术的应用

目前应用在制氢转化炉上的成熟低温脱硝技术主要有低氮燃烧技术和选择性催化还原技术(SCR),低温SCR脱硝技术更适合石化制氢转化炉脱硝改造。脱硝技术关键在催化剂的选择。通过改造实例,提出采用国产锰系催化剂实施低温脱硝技术改造,使转化炉的出口NO_x质量浓度稳定在50 mg/m~3以下,具有维持制氢转化炉原有工艺流程配置、性能稳定、技术可靠、投资少的优点;在改造设计过程中,采用流场模拟、系统优化等辅助设计,可降低建设投资,提高运行可靠性;可以为制氢转化炉脱硝改造提供参考。     

新型制氢转化炉的应用

沧州分公司制氢转化炉为国内首台新型结构的转化炉,阐述了该炉的结构特点及使用情况,对该炉运行中出现的问题进行了分析并提出了解决办法。通过对运行数据与设计数据的比较,说明该炉在技术上是成功的,能够满足生产的需要。     

大型天然气蒸汽转化制氢工艺全流程模拟及优化

利用Aspen Plus模拟计算软件对大型天然气蒸汽转化制氢工艺进行全流程模拟计算和分析。对全流程所含预处理、蒸汽转化、中温变换、CO_2脱除4个工艺单元及热回收、燃烧、蒸汽3个辅助系统逐一进行精细化模拟并有机整合。模型模拟得到关键流股的成分、主要工艺参数如下:热回收率93.0%,副产蒸汽量132.0 t/h,循环水消耗量1 080.0 t/h,燃料消耗量4 160 m~3/h。通过模型和计算模块对全流程换热网络进行优化。对优化后的模拟结果进行灵敏度分析表明:当水碳比增大时,转化炉出口CH_4含量、中温变换炉出口CO含量及原料消耗量均减少,而燃料消耗量、助燃空气消耗量及副产蒸汽量均增大。通过该模型,能够为工艺方案比选、优化设计及节能减排提供模拟和预测。     

制氢转化炉出口管系应力分析

出口管系是制氢转化炉的关键部分,合理的出口管系结构应具有抵抗较大上部荷载偏差的能力.利用管道应力计算软件CAESARⅡ对目前国内转化炉出口管系应用较广的3种结构进行应力分析.结果表明,结构2可允许上部管系6％的荷载偏差,上部管系采用普通精度的恒力弹簧即能满足工程应用要求;结构1应用条件苛刻,设计时需增大近三通热壁集气管壁厚,提高上部恒力吊架的荷载精度,一般应限制在2％以内;结构1改进型在能准确预测热壁集气管热膨胀位移的前提下,具有较强的抵抗上部管系的能力,但工程应用有较大难度.     

制氢装置试车中存在问题及对策

阐述了延安石油化工厂制氢装置在试车过程中遇到的一些问题,如:净化风杂质含量高、程控阀回讯故障、转化炉管堵塞、除氧水换热器超压泄漏、转化气余热锅炉炉壁超温等。通过增设净化风干燥过滤器,净化风中水质量分数控制在不大于1.0μg/g,固体杂质粒径不大于0.1μm,满足了全装置程控阀用风要求;对部分程控阀重新校对安装并对部分程控阀紧固、清污,解决了程控阀回讯故障;对堵塞的转化炉管切割清污,解决了转化炉管堵塞问题;在除氧换热器壳程出口增设安全阀,避免了设备管线超压泄漏;重新安装转化气余热锅炉隔热塞,减小了人孔处隔热塞间隙(小于3 mm),消除了炉壁超温隐患。以上举措为装置一次性试车成功奠定了基础。     

采用国外技术的新型转化炉的工业应用

由中国石化集团洛阳石油化工工程公司设计的中国石油大港石化分公司制氢装置在转化炉的设计上吸收了国外的先进技术,革新了转化炉出口管系的形式,取消了传统的出口猪尾管,采用冷壁下集合管,在低能耗下,提高了装置的操作弹性及转化能力。该技术是首次在国内大型工业装置上应用,介绍此项应用的详细情况,对开工过程中出现的问题进行分析并提出了相应的解决办法。装置的运行结果表明,在比较缓和的操作条件下,转化气中甲烷体积分数仪6．19％,低于设计值,说明工业应用是成功的。     

制氢转化催化剂的影响因素分析及对策

转化催化剂是轻烃水蒸气制氢装置的核心催化剂,造成催化剂中毒或缩短使用寿命的因素较多,文章对各种影响因素进行了深入分析,并对催化剂积炭和催化剂硫、氯中毒后活性的恢复提出了应对措施。     

制氢原料中杂质对制氢装置加氢脱硫催化剂的影响

水蒸气转化制氢,硫是最常见的转化催化剂毒物,因此在进人转化反应之前加ZnO脱硫的效果直接影响制氢装置的正常生产。分析了原料中杂质对脱硫的影响,其中O2,CO2,CO等杂质在加氢过程中生成水,从而影响ZnO的脱H2S的平衡吸收反应,从而对加氢脱硫效果产生影响;氨则破坏加氢催化剂的活性中心,使其有机硫无法转化为无机硫;而铁锈则是生成的金属硫化物,带人转化部分,在转化的条件下还原成硫化氢,使转化催化剂发生硫中毒。实际生产证明,原料加氢脱硫效果好,下游预转化和转化催化剂的活性高,就能保证制氢装置长周期运行,所以应做好炼油厂制氢原料的选择,避免带人以上杂质。     

二甲醚自热重整制氢热力学分析及实验

用GIBBS最小自由能法对二甲醚(DME)自热重整制氢过程进行了热力学分析,在绝热条件下计算了反应产物中各组分的体积含量随水醚比(1～6),氧醚比(0.2～0.8)和压力(0.1MPa～0.6MPa)的变化关系。结果表明:H2的体积含量随压力的增加呈降低趋势;在标准大气压下,H2的体积含量随水醚比和氧醚比的增大都呈先增后降低趋势。氧醚比不变的条件下,随着水醚比的增加,CO与CH4的体积含量呈降低趋势,CO2的体积含量呈增加趋势。最后,在自制实验台上进行二甲醚自热重整制氢的实验研究,将该实验结果与热力学分析结果进行了对比分析,结果证明用GIBBS最小自由能法分析得到的H2,CO,CH4和CO2的体积分数随水醚比的变化趋势与实验结果较为一致。     

国内首套140dam3/h制氢装置技术特点

介绍中国石油广西石化分公司140 dam3/h制氢装置的生产运行情况,结合生产数据分析装置的技术特点.该装置采用先进的转化炉结构,确保装置安全平稳运行;充分利用装置低温余热并增加低低压蒸汽发生系统;增设预转化反应器以拓宽装置进料范围并降低装置能耗;采用双蒸汽系统提高蒸汽产率;设置先进的控制、联锁系统以保证装置的稳定性和可靠性.装置设计综合能耗145.26 GJ/t,实际运行能耗141.67 GJ/t,低于设计值.针对当前生产中存在的转化炉顶环境温度高、低低压蒸汽压力较低以及转化炉烟道盖板砖部分坍塌等技术问题探讨了相应的整改方案,为装置安全、高效、长周期运行奠定了基础.生产实际情况及运行数据表明,该装置在安全稳定运行、单位原料产氢率、装置能耗等方面具有一定的先进性.