失活判断标准:出口气体中甲烷含量升高,出现红管现象,出口处平衡温距增大 3.天然气蒸气转化工艺过程 热力学、动力学分析+化学工程原理+技术经济+安全环保→操作条件 1)操作条件 压力:压力不宜过高,但压力过低不利传热;加压有利于传热,反应物均匀分布, 提高设备生产强度,3MPa左右。 温度:高温对热力学和动力学有利 3MPa下,若[CH]*0.3%(干基)一+1000℃ 3MPa下,耐高温H-40合金钢使用十年,T壁≯920℃,T内=800~820℃ 内衬耐火材料的大直径钢筒,直接加热 CH4, HO CH4↑ 500℃650℃ 1100℃ 3. 6MPa 3OMPH4+03% 入口端:甲烷含量最高,着重抑制甲烷裂解析碳反应趋势,故温度不宜过高,T≯500℃;因 有催化剂,转化反应速率尚可;析出的碳可及时气化,不会积碳;选择性好。 入口1/3处:温度≯650℃,在高活性催化剂存在下,大量甲烷转化: 1/3处以后:T>650℃,H增多,水碳比相对变大,可抑制裂解,消炭速率增加,不可能积碳; 出口端:T=800℃,保证低的甲烷残余量 段转化炉为变温反应器,二段转化炉中温度高,但cH含量很低,补充氧,更不会 积碳 水碳比 易调节且敏感,原料气中不饱和烃增加,积碳趋势增强. 无不饱和烃,n<2,400℃积碳;n>2,1000℃积碳 有不饱和烃,n>2,400℃积碳 气速:气速高有利于传热,降低炉管外壁温度,延长炉管寿命,强化生产,但不宜过高√ 2000h 节能、降耗、防积磺措施 ◇开发高活性、高抗积碳性的低水碳化催化剂 ◇开发耐高温炉管材料 ◇提高进二段炉的空气量 (2)工艺过程 水蒸汽 氧气或空气 兑硫 段转化→变脱碳→合成气 该流程充分合理地利用不同温位的余热(二次能源)来加热各种物料和产生动力及 工艺蒸汽,由转化系统回收的余热占合成氨厂总需热量的50% 对流室 转化炉 辐射室;300~400根内径为70~120mm,总长10~20m的转化管失活判断标准：出口气体中甲烷含量升高，出现红管现象，出口处平衡温距增大 3.天然气蒸气转化工艺过程 热力学、 动力学分析+化学工程原理+技术经济+安全环保→操作条件 (1) 操作条件 压力：压力不宜过高，但压力过低不利传热；加压有利于传热，反应物均匀分布, 提高设备生产强度，3MPa 左右。 温度：高温对热力学和动力学有利。 3MPa 下，若［CH4］≯0.3%(干基) T≮1000℃ 3MPa 下，耐高温 HK-40 合金钢使用十年, T 壁 ≯920℃,T 内 =800~ 820℃ 内衬耐火材料的大直径钢筒,直接加热 CH4 ,H2O °C 3.6MPa 500 650 800 °C °C °C >10% 0.3% CH4 1100 1000 °C 3.0MPa CH4> O2 入口端：甲烷含量最高，着重抑制甲烷裂解析碳反应趋势，故温度不宜过高, T≯500℃； 因 有催化剂，转化反应速率尚可；析出的碳可及时气化，不会积碳；选择性好。 入口 1/3 处：温度≯650℃,在高活性催化剂存在下,大量甲烷转化； 1/3 处以后：T>650℃ , H2增多,水碳比相对变大，可抑制裂解，消炭速率增加,不可能积碳； 出口端: T=800℃,保证低的甲烷残余量； 一段转化炉为变温反应器，二段转化炉中温度高，但 CH4 含量很低，补充氧，更不会 积碳 水碳比: 易调节且敏感，原料气中不饱和烃增加，积碳趋势增强. 无不饱和烃, n<2,400℃积碳； n>2, 1000℃积碳 有不饱和烃, n>2,400℃积碳 气速：气速高有利于传热，降低炉管外壁温度，延长炉管寿命，强化生产，但不宜过高√ 1000 ～ 2000 h-1 节能、降耗、防积碳措施 ◇开发高活性、高抗积碳性的低水碳化催化剂 ◇开发耐高温炉管材料 ◇ 提高进二段炉的空气量 （2） 工艺过程 天然气 脱硫 一段转化 二段转化 变换 脱碳 合成气 氧气或空气 该流程充分合理地利用不同温位的余热(二次能源)来加热各种物料和产生动力及 工艺蒸汽, 由转化系统回收的余热占合成氨厂总需热量的 50%. 对流室 转化炉 辐射室；300～400 根内径为 70～120 mm，总长 10～20 m 的转化管