可控移热变换技术简介
半导体器件中的热电特性与热电转换技术
半导体器件中的热电特性与热电转换技术随着科技的不断进步和人们对环境保护的重视,热电转换技术作为一种新兴的能源转换方式逐渐受到人们的重视。
热电转换技术利用材料的热电效应实现热能和电能之间的转换,具有高效、可靠、环保等优点,在能源领域具有广泛的应用前景。
而要实现热电转换技术的高效率,热电特性的研究和理解至关重要。
本文将探讨半导体器件中的热电特性与热电转换技术。
首先,我们需要了解半导体材料的热电效应。
热电效应是指材料在温度差异下产生的电压差和电流的现象。
根据材料的导电类型,热电效应可以分为Seebeck效应、Peltier效应和Thomson效应。
Seebeck效应指的是当半导体材料的两端温度不同时,会产生电势差使电流通过材料。
Peltier效应则是当电流通过半导体材料时,会在材料的两端产生温度差。
Thomson效应是指电流通过材料时,由于材料内部的温度梯度,会产生温度依赖的电势差。
这些热电效应共同构成了半导体器件中的热电特性。
热电转换技术依赖于材料的热电特性来实现热能和电能的相互转换。
其中,Seebeck效应是热电转换技术中最重要的基础。
通过合理选择材料和设计器件结构,可以实现高效的热电能量转换。
半导体材料具有较高的Seebeck系数,意味着它们更容易将热能转化为电能。
因此,半导体材料成为热电转换器件中的核心材料。
同时,为了提高转换效率,还需要降低材料的电阻和热阻。
通过材料的复合、结构的优化和工艺的改进等方式,可以大幅度提高热电转换器件的效能。
在热电转换技术的应用方面,半导体材料的热电性能对于发电装置的效率和性能起着决定性的作用。
一种常见的热电转换器件是热电发电器。
热电发电器利用温差发电原理,将热能转化为电能。
将热电体与散热体连接,当热电体的一侧受热,另一侧受冷时,会产生电势差,从而产生电流。
通过合理设计热电发电器的结构和优化材料的选择,可以提高发电效率和输出功率,使其在新能源领域具有重要的应用价值。
换热新技术
换热新技术
标题:换热新技术
换热技术是工程领域中重要的应用之一,随着科技的进步,新的换热技术不断涌现。
本文将介绍一些最新的换热技术,旨在提高能源利用效率并降低能源消耗。
首先,介绍一种新型的换热器设计。
传统的换热器设计往往存在热量损失的问题,而这种新型换热器通过增加热传导面积和优化热量流动路径,有效地提高了换热效率。
相关实验表明,与传统设计相比,这种换热器可以节约至少20%的能源。
其次,介绍一种基于纳米材料的换热技术。
纳米材料具有较大的比表面积和良好的导热性能,因此可以用来增强换热过程中的传热效果。
研究人员将纳米材料应用于换热系统中,发现其热传导率大大提高,从而增加了换热器的效率。
另外,介绍一种利用流体动力学原理的换热技术。
该技术利用流体的压力和速度变化,实现了更高效的换热过程。
通过优化流体的流动路径和控制流体的速度分布,可以最大程度地提高换热效率。
实验证明,这种技术可以使换热器的能源利用率提高30%以上。
除了以上所述的技术,还存在许多其他创新的换热技术,例如利用太阳能进行换热、利用废热回收进行换热等等。
这些技术的出现不仅改善了能源利用效率,还降低了环境对能源消耗的负面影响。
总之,换热新技术的不断涌现为工程领域带来了新的发展机遇。
通过采用这些技术,可以提高能源利用效率、降低能源消耗,实现可持续发展。
未来,我们可以期待更多创新的换热技术的出现,为工程领域带来更大的进步。
一氧化碳变换技术交流
℃
• 但实际上完全按最适宜温度曲线操作是不可能的,因 为在反应开始时,最适宜温度最高(以中温变换为例, 要达到620℃以上),大大超过催化剂的耐热温度, 而且热量的来源是个问题。随着反应的进行,要不断 地、准确地按照最适宜温度的需要移出反应热是极为 困难的,见二 段CO变换的T-x图。 图中: CD即为最适宜温度曲线,AB为平衡曲线,EF线为第 一段绝热反应线,FG线表示段间间接换热降温过程。 GH线表示第二段绝热反应线。。 • 变换过程的温度应综合各个方面因素来确定,主要原 则是: • 1)、反应开始温度应高于催化剂活性温度10~20℃ 左右。另外必须要高于气体露点温度20℃以上(防止 原料气析水,一是使催化剂粉碎结块,二是腐蚀设 备)。
CS2+4H2 2H2S+CH4+246 kJ∕mol MoO3+2H2S+H2 MoS2+3H2O+48.1 kJ∕mol CoO+H2S CoS+H2O+13.4 kJ∕mol • 升温硫化一般采用循环硫化法,升温硫化阶段所需要的热 量主要靠电加热器提供。 • 3)国内外Co-Mo系耐硫变换催化剂的发展历程 • ⑴1969年德国BASF公司开发成功的K8-11耐硫变换催化 剂(镁铝尖晶石复合材料为载体),1978年首次实现工业 化的应用,用于重油部分氧化法制合成气流程和加压煤气 化制合成氨流程的CO变换。它的主要特点是以镁铝尖晶 石为载体,硫化后活性高,耐高水蒸汽分压,可在高压下使用, 抗毒物能力强,能再生,平均寿命 3~5年。
• 由于变换反应是放热反应,降低温度有利于平衡 向右移动,因此平衡常数随温度的降低而增大。 例如:250℃时为86.51,450℃时为:7.311。 • 在工业生产中,受催化剂装填量、设备投资的经 济效益等因素影响,反应不可能也没必要达到平 衡,只能尽可能接近平衡。 • 实际生产的流程组合中,一般利用高温段之后再 进行低温变换,就是为了提高反应平衡常数,从 而提高变换率,降低变换气CO含量。
节能深度转化可控移热变换工艺的工程实施经验总结
节能深度转化可控移热变换工艺的工程实施经验总结随着社会不断进步,节能工艺技术发展也越来越快,节能深度转化可控移热变换工艺(CTHT)作为一种具有广泛应用价值的技术,在工业生产中发挥着重要作用。
本文旨在从实施工程角度出发,总结CTHT工艺施工实施经验,探讨如何更有效地推进CTHT工艺的应用。
首先,CTHT工艺的基本原理及工艺流程需要熟悉,以便更好地控制施工细节和质量。
CTHT工艺的基本原理是利用熔池中的液体介质发生温度梯度,利用原理热能将液体介质中的温度充分利用,然后进行几种不同形式的传热,最后通过热力学原理来传递热能,将液体介质中的冷热能进行最大限度的节约。
工艺流程主要包括以下步骤:熔池的建立,液体介质的准备,热梯度的调节,传热层的搭建,温度的控制,热效率的优化,节能的检测和总结。
其次,CTHT工艺的施工实施过程中,要注重技术性、安全性和经济性,做到施工质量严格控制,同时注意环境保护。
施工实施过程中要做到施工标准、施工设备、施工工具、施工材料等技术性要求,要求施工人员掌握安全措施,设备使用和维护保养,以防止意外事故发生;施工经济性要求,要重视参数的优化,保证设备的可靠性和耐用性,以降低能耗;施工质量要求,要坚持检查、检测、调整,确保设备的正常运行,保证节能目标的达成;施工环境要求,要加强防污拦阻,限制噪声污染,避免有害物质排放,以保护环境。
此外,为了提高CTHT工艺应用效率,在施工实施过程中还需要充分考虑其他因素。
首先,工艺参数的选择要结合实际情况,运用优化计算机模拟技术进行参数的优化,以提高工艺的热效率。
其次,施工中的检测检验技术要制定科学合理的检测方案,加强对设备质量的检查,确保设备运行中处于最佳状态。
最后,节能成果的实施过程也要综合考虑,抓住节能点,制定有效的节能方案,定期对设备进行检查和保养,确保节能目标的有效实施。
综上所述,CTHT工艺应用于工业生产中,其施工实施过程需要综合考虑工艺参数、施工质量、施工安全、施工经济性、施工环境等因素,以保证节能目标的实施。
可控移热变换(俗称:等温变换)技术简介-王庆新
“可控移热变换”技术应用于各种煤化工变换装置简介(南京敦先化工科技有限公司王庆新邮编210048)0、前言随着煤制油、煤制天然气、煤制氢、煤制烯烃、煤制乙二醇等现代煤化工向大型化、规模化、集约化发展,传统绝热变换技术已成为现代煤化工发展的瓶颈。
传统煤化工企业(如煤制合成氨、煤制甲醇、炼油及制药企业制氢原料路线改造等)在进行原料路线改造及节能降耗时也在不断寻求先进、节能、抵投资的变换新技术。
南京敦先化工科技有限公司自2010年以来一直只致力于节能环保、低投资、易于大型化的新型变换技术研发工作。
通过多年来不断努力,已将开发的“新型节能深度转化可控移热变换工艺”(以下简称:可控移热变换)和“非均布可控移热变换炉(以下简称:可控移热变换炉)”等专利技术成功应用到粉煤加压气化、水煤浆加压气化、间歇式固定床常压气化的水煤气或半水煤气的变换装置上。
目前在建的有5套、已经投入运行的6套,近期有数家煤制油、煤制天然气、煤制氢、煤制乙二醇、煤制甲醇、煤制合成氨等业主正在于我们洽谈。
首套可控移热变换装置于2012年年底在安乡晋煤金牛化工有限公司投入运行,至今近两年时间,各项指标超过设计值。
用于4.0MPa粉煤加压气化水煤气的可控移热变换装置于2014年4月在安徽昊源化工集团有限公司成功投入运行,与传统绝热变换工艺相比,设备减少减少了近1/3、流程缩短了1/2、工程总投资减少了1/4、系统阻力仅为0.09MPa。
2014年6月,该套可控移热变换装置顺利通过中国石油和化学工业联合会的科学技术成果鉴定(中石化联鉴字[2014]第30号文),鉴定结论为:(1)开发了非均布高效可控变换反应器,采用径向内置管式水移热,催化剂可以自卸,合理、先进,符合催化剂的使用特性,易实现大型化;(2)改变了传统变换工艺的设计思路,大幅度缩短流程,减少了设备台数,提高了变换系统反应热的热能利用率和品位,降低系统阻力,简化了工艺操作;(3)该成果实现了传统变换工艺的技术提升,减少了工程投资和装置的运行成本,特别适用于高一氧化碳、高汽/气比水煤气的苛刻工况,可应用于不同领域变换工段的节能改造及新建项目,促进节能减排、利于装置大型化,具有较好的经济和社会效益;(4)该技术路线合理可行,技术指标先进,达到了国际先进水平。
核电站中的热交换器工作原理解析
核电站中的热交换器工作原理解析热交换器是核电站中的重要设备,用于实现热量的传递与转移。
本文将对核电站中的热交换器的工作原理进行详细解析。
一、热交换器的定义与分类热交换器是一种用于传递热能的设备,能够实现两种介质之间的热量转移。
根据工作原理和构造形式的不同,热交换器可以分为多种类型,如壳管式、板式、管式等。
二、壳管式热交换器的工作原理壳管式热交换器是核电站中常用的热交换器类型之一。
其主要结构包括壳体、管束、管板等组成。
当热交换器运行时,热载体进入壳体内,经过管束内的管道,与管道内的冷却介质进行热量交换。
热载体从一侧进入,流动经过管道,并在管道内释放热量,同时冷却介质从另一侧进入,流过管道,并吸收热量。
通过壳体外的管板对热量的传递和转移进行调节和控制,实现两种介质之间的热量交换。
三、板式热交换器的工作原理板式热交换器是另一种常见的热交换器类型,其主要由一系列平行排列的金属板组成。
每个板上都有一系列的波动或堆叠形式,以增加板之间的接触面积。
板式热交换器中的热载体和冷却介质分别从不同的通道进入,流动经过板子之间的通道。
由于板子间的波动或堆叠形式,热载体和冷却介质之间的接触面积增加,从而提高了热量的传递效率。
热载体和冷却介质通过板式热交换器内部的通道进行交换,并完成热量转移。
四、管式热交换器的工作原理管式热交换器是一种采用管束形式进行热量传递的热交换器类型。
其主要由一组相互交织的管束组成。
管式热交换器中,热载体和冷却介质分别通过不同的管道进入,流经管束内的管道,并在管道内进行热量交换。
热载体在管道内流动并释放热量,而冷却介质则通过管道,吸收热量。
通过管束的设计和调整,可以实现热量的传递和转移。
五、热交换器的应用与未来发展热交换器广泛应用于核电站等能源领域,用于处理、传递和转移大量的热能。
热交换器的工作原理和性能对核电站的运行稳定性和效率起着重要作用。
未来,随着能源技术的发展和能源需求的增加,热交换器在核电站中的应用将进一步扩大。
al的热迁移-概述说明以及解释
al的热迁移-概述说明以及解释1.引言1.1 概述热迁移是指在材料或设备的使用过程中因温度的变化而导致的物质迁移现象。
这种迁移可以发生在固体材料内部,也可以发生在固体和液体之间,甚至是气相迁移。
热迁移是材料工程和电子设备领域中一个重要的研究方向,因为它可能对材料的性能、设备的可靠性和寿命产生直接影响。
温度变化是引起热迁移的主要因素。
当材料或设备受到温度的影响时,由于其中的原子、离子或分子会因温度变化而发生扩散和迁移,导致材料性能的变化或设备性能的衰退。
热迁移可以是可逆的,也可以是不可逆的,取决于迁移的物质和材料的性质。
热迁移在许多领域中都具有重要的应用价值。
在材料科学中,热迁移的研究可以帮助我们理解材料在高温环境下的性能和稳定性。
在电子设备领域,热迁移是一个关键的问题,因为它可能导致电子元件的故障或寿命缩短。
此外,热迁移还与生物材料、能源材料等领域的研究息息相关。
本文将对热迁移的定义、原因和影响进行探讨,并介绍预防和控制热迁移的方法。
通过深入研究热迁移现象,我们可以更好地了解材料和设备在温度变化下的行为,从而促进相关领域的发展和创新。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下几点:文章结构的描述:介绍整篇文章的结构和组织方式,以及各个部分的内容安排和逻辑关系。
每个章节的介绍:简要介绍每个章节的主题和内容,突出各个章节之间的逻辑衔接和串联。
章节标题的说明:对于每个章节的标题,可以解释其意义和重要性,以及在整个文章中的角色和功能。
章节顺序的合理性:解释为什么选择这样的章节顺序,以及从一个章节过渡到下一个章节的理由和逻辑流程。
文章结构体现的观点或论证方式:指出文章结构向读者展示的观点或论证方式,以及为什么采用这种结构有助于强化主题和论证的效果。
文章结构的优势和限制:分析文章结构的优点和不足之处,可能的改进方向或可能的扩展内容。
总体来说,文章结构的部分应该清楚地说明整篇文章的组织方式和章节内容的安排,以帮助读者理解主题和论证逻辑,并得出对文章整体的初步印象。
甲醇生产首用可控移热变换技术
甲醇生产首用可控移热变换技术为煤化工CO浅度变换积累经验8月5日,从安徽昊源化工集团有限公司传来消息,世界首套与粉煤气化相配套的可控移热变换(俗称等温变换)装置,自6月24日从生产合成氨转产甲醇以来,实现了全气量通过一氧化碳(CO)由深度变换转为浅度变换,目前装置已满负荷、安全、平稳运行50天。
截至记者发稿时,累计生产精甲醇2.26万吨,副产蒸汽42~45吨/时,系统阻力仅为0.07MPa,各项指标均达到或优于设计值。
此举标志着由南京敦先化工科技有限公司开发的可控移热变换技术,在国际上首次用于甲醇生产,为该技术应用到煤制油、煤制甲醇、煤制天然气、煤制烯烃、煤制乙二醇等现代煤化工领域的CO浅度变换设计积累了技术参数。
据介绍,该套可控移热变换装置设计之初即确定,在全气量通过、有机硫转化率≥96%、单套低温甲醇洗装置运行稳定等前提下,可控移热变换装置不仅要满足CO≤0.40%深度转化用于合成氨生产,同时还要做到(H2-CO2)/(CO+CO2)在1.95~2.15的浅度变换来满足甲醇生产要求。
从转产前CO深度变换及转产后CO浅度变换的运行各项工艺指标来看,该套可控移热变换装置实现了预期目标。
当两级可控移热变换炉投入运行时,CO深度变换,变换气中CO≤0.40%,满足合成氨生产;仅有一级可控移热变换炉投入运行时,CO浅度变换,可满足甲醇生产。
在实施产品转换过程中,仅将低压废热锅炉投入运行,二级可控移热变换炉退出运行,并对部分除氧水、脱氨盐水的流量进行适当调整,无需停车或减量,系统控制点由三个减少到两个,只要控制低压废热锅炉及一级可控移热变换炉配套汽包副产蒸汽压力即可控制CO变换率,转产及正常操作均非常简捷、方便,充分体现了该装置工艺流程及工艺控制设计的全面、安全、稳定、实用、简捷、多元化等特点。
据南京敦先公司总经理王庆新介绍,高CO、高水气比水煤气全气量通过的变换装置,要确保有机硫转化≥96%,任何工况运行没有甲烷化副反应,产品互换后催化剂活性不受影响,同时还要实现CO深度变换,又要达到CO浅度变换等苛刻条件,给工程设计带来一定难度。
可控移热变换炉运行总结
・24・气体净化2019年第19卷第1期可控移热变换炉运行总结陈超(阳煤丰喜肥业(集团)有限责任公司临猗分公司,山西运城044100)摘要:原3套变换装置均采用绝热固定床反应器,存在能耗高、安全性差等问题,采用等温变换技术将3套装置合并为1套,并将合成氨产能由660t/d提高至750t/d。
概述了等温变换技术所采用的可控移热变换炉的技术原理、主要设计参数和运行数据、操作要点,对运行中出现的常见问题进行原因分析并给出处理措施。
关键词:等温变换可控移热变换炉运行总结阳煤丰喜肥业(集团)有限责任公司临猗分公司一分厂才和3*系统原合成氨产能为660t/d,其变换系统由3套0.8MPa的变换装置组成。
3套变换装置均采用绝热固定床反应器,经多次技术改造,变换工艺由原来的中温变换变更为中串低,后又改为全低变工艺,但存在能耗高、安全性差等问题。
2016年1月采用压力等级2.0MPa的等温变换技术将3套变换装置合并为1套,设计合成氨产能扩大至750t/d。
1技术原理该等温变换技术所采用的可控移热变换炉是利用埋设在催化剂床层内部的移热水管束将催化剂床层反应热及时移出,从而确保催化剂床层温度可调控。
埋设在可控移热变换炉催化剂床层内的换热管利用水转变为蒸汽的方式,将变换反应热加以回收利用,以达到节能降耗的目的;同时,利用饱和蒸汽压力一定时其饱和温度也相对稳定的特点,控制催化剂床层温度,操作方便。
可控移热变换炉内的水来自汽包下降管,经催化剂床层内的换热管加热后,水受热汽化为蒸汽,汽水混合物经上升管进入汽包,经分离后蒸汽去蒸汽缓冲罐,不含蒸汽的水经汽包下降管进入下一轮循环。
可控移热变换炉设置2个不同压力等级的汽包(1"和2*汽包),副产不同压力等级的蒸汽。
2设计参数与运行参数2.1设计参数装置合成氨生产规模:750t/d o处理气量:103125m3/h0装置操作弹性:50%~110%。
年操作时间:工8000h o原料气:压力2.1MPa,温度35,(p(CO)= 32.0%,cp(H2)=42.0%,cp(CO,)=7.0%,(p(N2)= 17.1%,<p(()2)=0.4%,<p(CH4+Ar)=1.5%o变换系统出口变换气中(p(CO):W1.5%。
电力设备冷暖切换技术
电力设备冷暖切换技术电力设备的冷暖切换技术在现代能源领域中起着重要作用。
随着电力设备在各个领域的应用越来越广泛,对设备的稳定运行和保护也提出了更高的要求。
冷暖切换技术可以提供设备在不同温度环境下的适应性,从而延长设备的寿命、提高效率。
本文将介绍电力设备冷暖切换技术的原理和应用。
一、冷暖切换技术的原理冷暖切换技术的基本原理是根据电力设备的工作环境和工作负载的不同,在设备内部提供稳定的温度控制和热量的分散。
通过这种方式,可以确保设备在各种恶劣环境下的稳定运行,并且降低设备发生故障的风险。
冷暖切换技术的主要组成部分包括温度传感器、控制系统和冷暖设备。
温度传感器用于实时监测设备内部的温度变化,当温度超过设定值时,控制系统会自动启动冷暖设备进行调节。
冷暖设备可以是制冷机组或加热装置,根据环境需要选择合适的设备来实现冷暖切换。
二、冷暖切换技术的应用1. 电力变压器电力变压器是电力系统中常见的重要设备,其正常运行对电网的稳定性具有重要影响。
在高温环境下,电力变压器的工作效率会下降,甚至可能发生故障。
因此,冷暖切换技术可以应用于电力变压器的温度控制中,确保其在不同环境下的正常运行。
2. 电力电容器电力电容器是电力系统中用于补偿无功功率的重要设备,其温度的稳定控制对于保证电网的正常运行至关重要。
电力电容器在高温环境下运行时,内部的电介质可能会受到损坏,使得电容器的工作效率下降。
而冷暖切换技术可以有效地控制电容器的温度,保护电介质的稳定性和延长电容器的寿命。
3. 发电机组发电机组是电力系统中重要的发电设备,其稳定运行对于电网的供电能力至关重要。
在运行过程中,发电机组会产生大量的热,如果无法及时散热,就会导致温度过高,从而影响设备的性能和寿命。
通过冷暖切换技术,可以根据发电机组的负载情况和环境温度变化,灵活调节冷暖设备,保证设备的温度在安全范围内。
三、冷暖切换技术的发展趋势随着电力设备的发展和应用需求不断增加,冷暖切换技术也在不断改进和创新。
热能转换技术的进展与应用
热能转换技术的进展与应用随着经济社会的发展和人类生活水平的提高,人们对能源和环境的关注日益增加。
热能转换技术作为一种能源高效利用的手段被越来越重视,也在不断地发展和应用中。
本文将介绍热能转换技术的进展和应用现状。
一、热能转换技术的发展历程热能转换技术是指将热能转化为其他形式的能量的技术,主要包括热电转换、热力转换和热化学转换。
其中,热电转换技术是指将热能转化为电能的技术,热力转换技术是指将热能转化为机械能的技术,热化学转换技术是指将热能转化为化学能的技术。
热能转换技术的发展历程可以追溯到19世纪,当时热电转换技术已经开始出现。
20世纪初,热力转换技术得到了快速发展,例如蒸汽汽轮机和内燃机的发明。
20世纪60年代,热电转换技术迎来了重大突破,热电堆成为实现热能转换高效利用的重要手段。
21世纪以来,随着技术的不断进步和环保意识的增强,热化学转换技术成为了新的热能转换研究热点。
二、热能转换技术的应用现状热能转换技术的应用涉及到电力、工业、航天、交通等众多领域。
以下分别介绍其在各个领域中的应用情况:1、电力领域热电堆作为一种高效的热电转换技术已经被广泛应用于电力领域。
目前,世界上许多国家已经开始使用热电堆发电,热电堆的最大发电效率已经达到40%以上。
此外,太阳能热电系统也是电力领域中重要的热能转换技术。
太阳能热电系统将太阳能转化为热能,再通过热电堆将其转化为电能。
这种技术的优点是环保和可再生,因此被广泛应用于太阳能电站和独立光伏系统中。
2、工业领域在工业领域,热力转换技术是主要的热能转换手段。
例如,蒸汽汽轮机在发电厂广泛应用,内燃机在石油化工、钢铁等行业也被广泛使用。
此外,高温热电技术也是工业领域中重要的热能转换技术。
高温热电技术是通过技术手段使热电材料在高温下获得高密度载流子,从而实现高效的热电转换,其应用领域包括化工、冶金、航空等众多领域。
3、航天领域航天领域对电力、热力和热化学转换等热能转换技术的要求非常高,这与外部环境(太空)的特殊性有关。
热电转换技术和应用
热电转换技术和应用近年来,随着能源危机的不断加剧和环境问题的日益严重,人们对新型能源技术的研究和应用越来越关注。
在这一背景下,热电转换技术成为了备受瞩目的研究方向之一。
热电转换技术是一种能够将热能转化为电能的新能源技术。
它基于热电效应,即在温差作用下,材料会产生电势差。
热电转换技术通过改变材料的特性,提高温差敏感性,从而实现更高效的热能转换。
热电转换技术有着广泛的应用前景。
首先,它可以应用于能量回收。
在很多工业过程和能量消耗设备中,会产生大量的废热。
利用热电转换技术,可以将废热转化为电能,提高能源利用效率。
例如,在钢铁冶炼等高温工艺中,通过废热的热电转换,不仅可以减少能源消耗,还可以降低环境污染。
其次,热电转换技术还可以应用于可穿戴设备和无线传感器网络等领域。
在移动互联时代,人们对便携性和实用性的要求越来越高。
利用热电转换技术,可以将人体产生的热能转化为电能,为可穿戴设备和无线传感器网络提供持续的电源。
这样一来,不仅减少了对传统电池的依赖,并且其使用寿命也更加延长,极大地增加了设备的可靠性和应用场景的灵活性。
此外,热电转换技术还可以应用于航天和航空领域。
在太空探索过程中,能源供应一直是一个难题。
以往的能源供应主要依靠太阳能电池板和化学燃料。
然而,这些能源供应方式都存在一定的限制和不足。
利用热电转换技术,可以在航天器进入大气层时,通过吸收大气层的热能进行能源转换,为航天器提供持续而可靠的能源。
此外,热电转换技术还有许多其他的应用领域,如火电厂余热利用、核能工业、医疗设备等。
随着科学技术的不断发展和热电转换技术的不断成熟,未来其应用范围还将不断扩大。
虽然热电转换技术在应用方面具有很大的潜力,但目前仍面临着一些挑战和问题。
首先,热电转换材料的效率和稳定性需要进一步提高。
目前已经有一些热电转换材料被发现,但其效率和稳定性还无法满足实际应用的要求。
其次,热电转换技术的成本问题也需要解决。
目前,热电转换设备的成本较高,限制了其在细分市场的推广应用。
航天器热控技术的最新发展动态
航天器热控技术的最新发展动态在人类探索宇宙的征程中,航天器热控技术一直扮演着至关重要的角色。
航天器在太空中面临着极端的温度环境,从炽热的阳光直射到寒冷的宇宙深空,温差可达数百摄氏度。
为了确保航天器上的各种设备和系统能够正常运行,热控技术的不断发展和创新就显得尤为关键。
近年来,随着航天技术的飞速进步,航天器热控技术也取得了一系列令人瞩目的新进展。
其中,新型热控材料的研发是一个重要的方向。
过去,航天器常用的热控材料如多层隔热材料、热管等,虽然在一定程度上满足了热控需求,但在性能和适用范围上仍存在局限性。
如今,科研人员开发出了一系列具有更高性能的热控材料。
例如,相变材料因其能够在相变过程中吸收或释放大量的热量,而在航天器热控中展现出巨大的潜力。
这种材料可以在温度升高时由固态转变为液态,吸收多余的热量;在温度降低时又由液态转变为固态,释放出储存的热量,从而有效地维持航天器内部温度的稳定。
此外,纳米材料在热控领域的应用也备受关注。
纳米材料具有独特的热物理性能,如高热导率、低热膨胀系数等,能够显著提高热控系统的效率。
主动热控技术的发展也是一大亮点。
传统的被动热控技术往往难以应对复杂多变的热环境,而主动热控技术则能够更加灵活、精准地控制航天器的温度。
例如,电加热技术通过精确控制电流来调节加热功率,从而实现对航天器关键部位的温度控制。
热驱动泵技术则可以主动循环冷却剂,将热量从高温区域传递到低温区域,有效地降低航天器内部的温度。
在热控系统的设计和优化方面,先进的数值模拟和仿真技术发挥了重要作用。
通过建立精确的数学模型,科研人员能够在航天器研制的早期阶段就对热控系统的性能进行预测和评估,从而及时发现潜在的问题并进行优化改进。
这种基于虚拟仿真的设计方法大大缩短了研发周期,降低了成本,同时提高了热控系统的可靠性。
与此同时,智能热控技术也逐渐崭露头角。
利用传感器实时监测航天器内部和外部的温度分布,结合智能控制算法,实现热控系统的自主调节和优化。
超算中心热能转换-概述说明以及解释
超算中心热能转换-概述说明以及解释1.引言1.1 概述超算中心热能转换大纲的第一部分是引言。
在这一部分中,我们将概述本文的主题,并简要介绍超算中心热能转换技术的重要性和应用领域。
通过这样的引言,读者将能够了解本文的主要内容和重点。
超算中心作为一个重要的计算平台,扮演着推动科学研究和技术创新的重要角色。
它的主要任务是提供大规模的计算能力,并为各种科学和工程领域的研究人员提供高性能计算资源。
然而,超算中心的运行需要大量的电能供应。
与此同时,全球能源危机和环境保护意识的增强,使得热能转换技术成为超算中心的关键问题之一。
热能转换技术是指将热能转换为其他形式的能量的技术。
在超算中心中,热能转换技术的应用可以使得废热得到有效回收和利用,从而提高能源利用效率,减少能源消耗和环境污染。
例如,通过使用热能转换技术,超算中心可以将产生的废热转换为电能或其他可利用的能源,以供应其他设备或反馈到电力系统中。
这种技术的应用不仅可以减少能源的浪费,还可以为超算中心节约运行成本,提高其可持续发展能力。
本文将重点介绍超算中心热能转换技术的应用领域。
我们将探讨不同的热能转换技术,包括热能发电、热能储存和热能利用等方面。
同时,我们还将介绍一些目前已经在超算中心中应用的具体案例,并评估其效果和效益。
最后,本文还将展望超算中心热能转换技术未来的发展趋势,并提出一些建议和展望。
通过本文的详细介绍和分析,读者将能够更好地了解超算中心热能转换技术的重要性和应用价值。
同时,本文也为相关研究人员和实践者提供了一些可行性建议和未来发展的方向。
通过采用和推广热能转换技术,我们有望在超算中心运行中实现可持续发展的目标,为社会的科学研究和技术创新做出更大的贡献。
1.2 文章结构文章结构是指文章整体的组织安排和章节划分,它有助于读者理解文章的脉络和逻辑关系。
本文将按照以下章节组织:第一部分为引言部分,主要介绍超算中心热能转换的概念和背景。
在1.1小节中,将对超算中心的定义和作用进行概述,介绍超算中心在科学计算和研究中的重要性。
moving heat flux介绍
moving heat flux介绍
Moving Heat Flux(移动热通量)是热力学中的一个重要概念,它描述了单位时间内通过单位面积的热量。
这个概念在多个领域都有广泛应用,包括材料科学、能源转换、航空航天以及电子设备等。
在理解Moving Heat Flux时,首先要明白热通量的定义。
热通量(Heat Flux)是描述热量流动的物理量,通常以单位时间内通过单位面积的热量来表示,单位是瓦特每平方米(W/m²)。
当这个热量流动是在一个动态或移动的环境中时,我们就称之为移动热通量。
移动热通量在实际应用中非常重要。
例如,在航空航天领域,飞机和航天器的表面经常面临极高的温度和热流密度。
了解这些移动热通量的特性,可以帮助工程师设计出能够承受极端热环境的材料和结构。
在能源转换领域,如太阳能电池板或热电偶等设备,其性能往往受到移动热通量的影响。
通过优化这些设备的热管理,可以提高其转换效率和可靠性。
此外,移动热通量还与材料科学的多个方面紧密相关。
例如,在金属加工或焊接过程中,移动热通量对材料的微观结构和性能有着显著影响。
通过精确控制热通量,可以优化材料的性能,提高产品的质量和可靠性。
总之,Moving Heat Flux是一个涉及多个领域的关键概念,它对于理解热量在动态环境中的传递和转换具有重要意义。
通过深入研究和应用移动热通量的知识,我们可以推动多个领域的技术进步和创新发展。
可控移热变换技术的应用
可控移热变换技术的应用李珊珊【摘要】介绍了可控移热变换技术的变换原理、功能单元、工艺流程及主要设备,分析了目前国内新型可控移热变换技术在生产中的应用,分析表明,该技术优于传统的绝热变换工艺.【期刊名称】《山西化工》【年(卷),期】2016(036)004【总页数】3页(P52-54)【关键词】可控移热变换技术;流程;设计;工艺【作者】李珊珊【作者单位】山西省化工设计院,山西太原030024【正文语种】中文【中图分类】TQ013.2引言随着现代煤化工装置大型化、规模化的发展,传统的绝热变换工艺已经成为制约煤化工发展的瓶颈。
新型的可控移热变换技术在规模、能耗、投资上均优于传统的绝热变换技术,必将成为变换技术的主流。
本文介绍由我院将某公司提供的可控移热变换技术工艺包工程化设计的实例。
一氧化碳变换反应的化学方程式为式(1):变换反应是一个可逆、放热、反应前后气体体积不变的化学反应。
从平衡移动原理可知,压力对反应平衡没有影响,而变换催化剂的活性却是随压力的提高而增加,表示压力对变换催化剂活性产生影响;同时,降低温度、增加过量的水蒸气或脱除反应生成的CO2,均有利反应向右方向进行[1]。
1) 温度对反应的影响化学反应都伴随着能量的变化,通常表现为放出热量或吸收热量,变换反应是放热反应,其反应热随着反应温度的升高而有所减少,即降低温度,平衡常数Kp值增大,有利于变换反应进行。
2) 压力对反应的影响变换反应是等分子反应,因此,加压到几十个大气压可以认为对平衡没有影响,然而,加压对析碳和甲烷化副反应却是有利的,因此,仅从反应平衡上看,加压对生产无利,但是从反应动力学上看,加压会使反应速度增加,催化剂用量减少。
3) 水汽比对反应的影响增加蒸汽用量,即增大反应物浓度,可使变换反应平衡向生成氢气和二氧化碳的正方向进行。
工业生产中加入过量的蒸汽,使得CO/H2O体积比增大,以提高变换率,但增加的趋势是先快后慢。
“可控移热变换技术”是利用埋在催化剂床层内部移热水管束将催化剂床层反应热及系统多余的低品位热能转化为高品位蒸汽,同时,降低催化剂床层温度,提高反应推动力,延长催化剂使用寿命,降低系统阻力,降低工程投资,减少设备腐蚀[2]。
可控移热变换技术的节能分析与发展
可控移热变换技术的节能分析与发展摘要:本文介绍了CO变换反应的反应原理,通过可控移热变换技术与绝热变换技术在合成氨生产变换工段的应用,归纳出了可控移热变换的主要特点,并对绝热反应器与可控移热变换反应器形式做了对比。
关键词:可控移热变换;绝热变换;汽气比;能耗对比;发展CO变换反应是合成氨生产过程中的重要工序,由于传统的CO变换反应采用的是多段绝热反应过程,工艺流程较为复杂,绝热反应温度高,热量回收较困难,设备投资大。
随着近年新型煤气化技术的发展,传统绝热变换技术已不能满足高汽气比、高CO变换反应的要求。
CO变换反应是一放热反应,高汽气比、高CO的变换反应将十分剧烈,变换难度极大,反应温度也难以控制。
所以寻求开发能适应高汽气比、高CO变换的可控移热变换技术显得尤为重要。
本文就可控移热变换技术及与绝热变换技术的对比来阐述可控移热变换技术的优点及其发展方向。
1 CO变换反应原理合成氨生产CO变换反应工艺主要用于CO与水蒸气在催化剂存在条件下进行变换反应生成H2和CO2,除去原料气中的CO,变换反应如下:CO+H2OCO2+H2+Q从该反应可以看出,CO变换反应是放热反应,反应速率受反应平衡常数的影响.由于反应热与温度有关,温度对CO平衡常数的影响很大,温度越高,平衡常数Kp值越小,CO变换率就越低,变换反应就有可能达不到生产指标。
另外,随着反应的进行,反应温度不断升高,如果反应温度高于催化剂使用的最高温度时,会严重影响催化剂的活性。
原料气中的汽气比也是影响变换反应及能量回收的重要因素。
当原料气中汽气比高时,物料消耗增加,反应后过剩水蒸气增加,系统需要增加能量回收装置,增加了水消耗。
但当在低汽气比,反应温度大于400℃时,系统又会发生甲烷化副反应,该反应比变换反应放出的热量更多,温升更快,严重影响催化剂的正常操作,并增加了后续工段处理的困难。
航天炉加压连续气化制得的半水煤气由于变换系统的压力高,汽气比高,CO含量高,传统的绝热变换工艺已经不能满足此类变换反应,寻求一种新的变换技术(恒温低温水管式变换技术)是解决上述难题较好的方法.近年来由南京敦先化工公司研发的可控移热变换反应器由于反应温度恒定,能够及时将反应热移出反应体系,较节能,现应用在一些化工企业。
可控移热变换炉运行总结
可控移热变换炉运行总结摘要:可控移热变换炉是对传统变换炉的一种改造,目前在化工等领域中的应用范围是十分广泛的,并且具有很高的应用价值。
但同时通过对可控移热变换炉实际运行过程的分析,可以发现可控移热变换炉在实际的运行中,也存在很多运行问题,不仅对设备造成了损害,甚至还影响到系统的降耗效果。
因此,在本文的研究中将进一步针对可控移热变换炉的技术原理进行分析,进一步对可控移热变换炉运行的操作要点进行分析,更好的了解在运行中存在的问题,并结合对问题原因的深入分析,进一步提出有着对性的解决处理措施,更好的为可控移热变换炉运行的安全性和稳定性带来保障。
关键词:可控移热变换炉;运行总结;问题一、引言随着科技的发展进步,我国化工企业的发展规模也越来越大,在化工领域当中,可控移热变换炉是一种比较常见的应用装置,在传统的化工生产中,大多都是采用绝热反应器来进行变换炉的制作,这种变换炉在实际的使用中流程十分复杂,并且带来的热损失也是比较严重的,甚至还会存在蒸汽消耗高的问题,在长期的使用中,设备的腐蚀问题也比较严重,随着科技的不断发展,为了进一步将设备的节能降耗性能得到提升,近年来出现了可控移热变换炉,不仅将传统变换炉运行中的问题得到了解决,也进一步提升了化工企业生产的节能降耗水平,受到了很多化工企业的关注。
可控移热变换炉主要是用来实现对CO的转化,在化工企业的生产中能够发挥十分重要的作用,为了更好的达到最佳的既能够效果,还需要进一步对可控移热变换炉的实际运行过程进行总结,更好的解决在运行中存在的不足,并且进行改善,进一步促进可控移热变换炉的高效运行[1]。
二、可控移热变换炉的技术原理可控移热变换炉是在传统的变换炉内加入了移热管束内装置,这一装置能够吸收催化剂床层反应的热量,将其转换成蒸汽,就能够排出催化剂床层内部,有效的实现对可控移热变换炉中催化剂床层温度的控制,实现节能降耗的目的。
由此来看,可控移热变换炉相比于传统的变换炉而言,在工艺流程上得到了进一步提升,更好的满足了化工企业的生产需求,也正是由于该技术更加成熟,在运行的过程中效果也更加明显,因此在众多的化工企业等领域都得到了有效的应用,具有很高的应用价值[2]。
热电转换式原理
热电转换式原理热电转换是指利用材料的热电效应将热能转化为电能的一种技术。
这种技术基于热电效应,即当两个不同温度的材料连接在一起时,会产生一个电压差。
这个现象被称为热电效应,也是热电转换的基础原理。
热电转换技术具有许多优点,因此在许多领域得到了广泛应用。
首先,它是一种无污染的能源转换技术,不会产生任何废物或有害物质。
其次,热电转换设备结构简单,体积小,重量轻,可以方便地嵌入到各种设备中,具有良好的可移植性。
此外,热电转换技术对温度变化的响应速度快,可以实现实时的能量转换。
热电转换的原理是基于热电材料的特性。
热电材料是一种特殊的材料,具有良好的热导率和电导率。
当两个不同温度的热电材料连接在一起时,热电材料中的载流子(电子和空穴)会在温度梯度的作用下发生扩散。
这种扩散现象会引起载流子的积累,形成一个电荷分布。
由于电荷分布的差异,会产生一个电场,从而产生一个电压差。
这个电压差就是热电效应的产物,可以用来驱动电子流动,从而实现能量转换。
热电转换的效率取决于热电材料的热电性能。
热电性能通常用热电系数和电导率来描述。
热电系数是指热电材料单位温度梯度下产生的电压差,而电导率则是指热电材料中的载流子在电场作用下的运动能力。
因此,要提高热电转换效率,就需要寻找具有高热电系数和高电导率的热电材料。
热电转换技术已经在一些领域得到了应用。
例如,宇宙航天器中常常使用热电转换器来利用太阳能和宇宙背景辐射产生的热能。
此外,一些无线传感器、健康监测设备和可穿戴设备也开始采用热电转换技术,利用人体产生的热能来供电。
此外,热电转换技术还可以应用于工业生产过程中的能量回收,提高能源利用效率。
虽然热电转换技术具有许多优点,但目前仍面临一些挑战。
首先,热电材料的热电性能有限,限制了热电转换的效率。
其次,热电转换设备的成本较高,限制了其在大规模应用中的推广。
因此,未来的研究方向包括寻找更高性能的热电材料、提高热电转换器的制造工艺和降低成本。
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“可控移热变换”技术应用于各种煤化工变换装臵简介(南京敦先化工科技有限公司王庆新邮编210048)0、前言随着煤制油、煤制天然气、煤制氢、煤制烯烃、煤制乙二醇等现代煤化工向大型化、规模化、集约化发展,传统绝热变换技术已成为现代煤化工发展的瓶颈。
传统煤化工企业(如煤制合成氨、煤制甲醇、炼油及制药企业制氢原料路线改造等)在进行原料路线改造及节能降耗时也在不断寻求先进、节能、抵投资的变换新技术。
南京敦先化工科技有限公司自2010年以来一直只致力于节能环保、低投资、易于大型化的新型变换技术研发工作。
通过多年来不断努力,已将开发的“新型节能深度转化可控移热变换工艺”(以下简称:可控移热变换)和“非均布可控移热变换炉(以下简称:可控移热变换炉)”等专利技术成功应用到粉煤加压气化、水煤浆加压气化、间歇式固定床常压气化的水煤气或半水煤气的变换装臵上。
目前在建的有5套、已经投入运行的6套,近期有数家煤制油、煤制天然气、煤制氢、煤制乙二醇、煤制甲醇、煤制合成氨等业主正在于我们洽谈。
首套可控移热变换装臵于2012年年底在安乡晋煤金牛化工有限公司投入运行,至今近两年时间,各项指标超过设计值。
用于4.0MPa粉煤加压气化水煤气的可控移热变换装臵于2014年4月在安徽昊源化工集团有限公司成功投入运行,与传统绝热变换工艺相比,设备减少减少了近1/3、流程缩短了1/2、工程总投资减少了1/4、系统阻力仅为0.09MPa。
2014年6月,该套可控移热变换装臵顺利通过中国石油和化学工业联合会的科学技术成果鉴定(中石化联鉴字[2014]第30号文),鉴定结论为:(1)开发了非均布高效可控变换反应器,采用径向内臵管式水移热,催化剂可以自卸,合理、先进,符合催化剂的使用特性,易实现大型化;(2)改变了传统变换工艺的设计思路,大幅度缩短流程,减少了设备台数,提高了变换系统反应热的热能利用率和品位,降低系统阻力,简化了工艺操作;(3)该成果实现了传统变换工艺的技术提升,减少了工程投资和装臵的运行成本,特别适用于高一氧化碳、高汽/气比水煤气的苛刻工况,可应用于不同领域变换工段的节能改造及新建项目,促进节能减排、利于装臵大型化,具有较好的经济和社会效益;(4)该技术路线合理可行,技术指标先进,达到了国际先进水平。
同时,与会专家一致认为:可控移热变换炉催化剂床层温度与深度曲线有一个较大温差设计理念,体现了同一反应器不同区域催化剂各自功能不同,充分利用了钴钼系变换催化剂宽温区特性,可控移热变换技术是对恒温床层变换技术的优化和提升。
国内在用以煤为原料的气化炉有二十多种类型,水煤气或半水煤制中CO组分从14~76%(干基、以下相同),另外还有高炉气、焦炉气、兰碳气等诸多尾气回收综合利用等项目。
而且产品不同需要净化后原料气中的H2:CO也不同,如煤制油为H2:CO≈1.6、煤制天然气H2:CO≈3.0、煤制甲醇(H2-CO2)/(CO+CO2)≈2.0、合成氨及炼油行业煤制氢需要H2含量达到100%。
中低温变换催化剂种类繁多,用于可控移热变换炉或等温变换炉的催化剂有防水合镁铝尖晶石为载体的中温钴钼系催化剂、含有钾盐为活性促进剂的低温钴钼催化剂、铜锌系低温变换催化剂等诸多种类。
我们从已承担的可控移热变换项目可知:要根据原料气类型、CO变换率高低及催化剂特性而设定不同工艺流程才能实现节能、低投资、安全稳定运行目的,可控移热变换或等温变换的系统工艺设计尤为重要;其次,可控移热变换炉床层温度与深度之间为“恒温曲线”只适合铜锌系变换催化剂,而中、低温钴钼系变换催化剂床层温度与深度之间曲线必须是一个“变温曲线”才能充分发挥钴钼系变换催化剂的活性,有效延长催化剂使用寿命。
CO变换反应前期主要受动力学控制,后期受热力学控制。
在动力学控制区域的反应强调反应速率,CO反应速率越高,反应时间短;在热力学控制区域的反应强调温度接近平衡温度,利于CO进一步深度转化,反应速率低,反应时间长,催化剂用量多。
再者催化剂类型不同、使用温度不同、完成的任务也不同,如果一个变换反应器设计仅强调“热力学控制”而忽略了“动力学控制”则不是一个合理的反应器。
催化剂如同“脚”,变换炉如同“鞋”,“鞋”要根据“脚”而定制,如果一味强调“脚”适应“鞋”而生长,“鞋”则会被“脚”冲破或造成“脚”变成畸形。
鉴于原料气及催化剂种类繁多、压力不同、CO转化率各不相同,变换装臵基本上是一工程一设计。
由于受篇幅限制,本文主要以我公司承担的中低温钴钼系变换催化剂、已投入运行或在设计中的水煤气或半水煤气可控移热变换及可控移热变换炉简要说明。
1、适用于粉煤加压气化两级“可控移热变换”技术简介1.1使用范围及技术要点该技术采用两级“可控移热变换炉”完成CO转化任务,确保水煤气中68.5%的CO变换到0.4%以下,一级可控移热变换炉装填防水合镁铝尖晶石为载体的中温钴钼系催化剂,二级可控移热变换炉装填含有钾盐为活性促进剂的低温钴钼催化剂,此工艺技术是针对4.0MPa粉煤加压气化、高CO、水气比为0.7~1.1的水煤气开发的变换技术,主要用于煤制合成氨、炼油及医药行业煤制氢等粉煤加压气化的变换领域。
1.2工艺设计理念及及其先进性一级可控移热变换炉取代传统多级绝热变换工艺中的一变炉、二变炉,主要完成CO的转化及回收高品位热能任务;二级可控移热变换炉取代传统多级绝热变换工艺中的三变炉、四变炉,主要完成CO反应平衡任务。
而且二级可控移热变换炉进口气体温度高、出口温度低,在同等平衡温距、相同水气比前提下可以完成CO深度转化,变换冷凝水少、热能损失少、副产高品位蒸汽产量大、低品位热能少、而且热能回收稳定,避免“等温变换+绝热变换”工艺随着等温变换炉催化剂活性衰退,CO移至绝热变换炉内反应,造成绝热变换炉出口温度高、系统总水气比不断增加、冷凝水增大、腐蚀加剧、运行能耗逐渐升高、热能回收在装臵运行过程中始终是一个逐渐增大变量、不利于变换系统及全厂水气平衡设计等缺陷。
系统无高温管道管件,主要高温区在可控移热变换炉内部,工程上需要考虑氢腐蚀及消除热应力管道少,有效增加变换装臵运行的安全性稳定性。
而且在低品位热能回收方面采用阶梯式回收方式,把低品位热能转变为高品位蒸汽,把冷凝水加热后直接送气化岛洗涤水煤气,变换系统污水外排为“零”。
把传统多级绝热变换工艺中的换热设备管束直接放臵到可控移热变换炉的催化剂床层中,设备少、流程短、露点腐蚀少、系统阻力低、工程投资少。
原始硫化升温开车及阶段性开停车方案考虑非常全面、安全,而且阶段性开停车非常迅速安全,较短时间内就可以满负荷运行,有效避免了传统多级绝热变换工艺开车时出现的超温、飞温、甲烷化副反应现象。
催化剂装填量不受超温限制,而是根据催化剂使用年限及TF值来选取,一级可控移热变换炉催化剂可以使用5年,二级可控移热变换炉催化剂寿命为10年,装臵运行周期长,有效避免了传统多级绝热变换工艺每年均需要停车更换一变炉催化剂造成企业的经济损失。
一级可控移热变换炉之前不添加蒸汽,有效避免了由于操作失误造成蒸汽变为冷凝水而导致一级可控移热变换炉“催化剂泡在水中”事故发生。
系统工艺控制仅三个点,通过控制两台可控移热变换炉副产蒸汽压力来控制催化剂床层温度,操作非常安全稳定。
工艺路线设臵满足多元化,两级可控移热变换投入运行可以将68.5%的CO转化到0.40%以下,满足合成氨及煤制氢生产,如果仅有一级可控移热变换炉投入运行又可以满足煤制甲醇、煤制油、煤制天然气、煤制乙二醇等工艺需求。
工艺流程及工艺控制设计考虑全面、安全、稳定、实用、简捷、多元化。
1.3与传统绝热变换工艺投资对比安徽昊源化工集团有限公司同规模变换装臵有两套,一期装臵于2013年3月份投入运行,变换工艺为传统多段绝热工艺,静止设备共计28台,其中主换热设备10台,变换炉4台,1#变换炉分为两个催化剂床层(段间可用冷煤气冷激),催化剂装填量为7+9.3m3,1-2#全部采用防水合镁铝尖晶石为载体的中温钴钼系催化剂,3-4#变换炉均装填含有钾盐为活性促进剂的低温钴钼催化剂。
气体通过的静止设备高达20台,工艺流程长,露点腐蚀多,低品位热能多;其中因航天炉加压气化工艺所产的水煤气CO含量高、水气比大,一期工程的变换装臵存在易超温、操作难度大、工艺路线长、露点腐蚀多、工程投资大等诸多问题。
二期变换装臵采用我公司开发的“可控移热变换”专利技术,静止设备共计17台,其中主换热设备6台,变换炉2台,有气体通过的静止设备11台。
2014年4月装臵投入运行。
我们从表1对比结果可以看出二期比一期变换装臵具有以下优点:(1)工程投资降低1/4:主要因为静止设备减少11台、换热设备减少4台、变换炉减少2台、氢腐蚀设备减少5台、露点腐蚀设备减少3台、通过主流气体设备减少9台,系统中高温管道、氢腐蚀管道、露点腐蚀管道以及近路大幅度减少,特别近路减少可以减少好多组控制阀门,二期工程通过以上措施把工程投资大幅度降低;(2)工艺流程缩短1/2:“可控移热变换”技术是把传统移热设备管束直接埋设到可控移热变换炉催化剂床层中,CO变换仅为两级反应,主流程设备减少9台,使工艺流程缩短1/2;(3)装臵安全性能大幅度提高:“可控移热变换”技术通过改变工艺措施降低系统设备、管道、管件材料等级。
从表1可以看出:降低氢腐蚀设备5台、降低露点腐蚀设备3台,降低氢腐蚀管道9根、降低露点腐蚀管道4根、降低250℃以上温度使用管道13根,有效降低了工程投资和提高装臵安全性。
1.4运行情况二期工程的变换装臵,一级可控移热变换炉出口CO≤2.9%、二级可控移热变换炉出口CO ≤0.39%、等温变换炉阻力均≤0.01MPa、系统总阻力≤0.09MPa、副产 2.5MPa蒸汽~28t/h、1.0MPa蒸汽~6t/h左右,床层温度平稳、同温面的温差基本控制在10℃以内,各项技术参数与设计值基本一致,从生产控制的角度来看,较一期变换有着明显优势,我们将2014年4月份及5月份各自连续3天的运行主要工艺参数列于表2 表2从运行结果来看,二期比一期变换装臵在运行方面具有以下优势:(1)开车速度快、运行平稳:从导气至转入正常生产所用的时间约半小时左右,速度非常快,稳定安全,床层温度表现平稳,无超温或飞温现象;(2)生产操作简便、省心:系统工艺控制仅有三个点,通过控制汽包上的蒸汽压力,即可轻松控制床层的温度;通过添加蒸汽量即可控制出口的CO含量,较一期工程明显轻松了许多;(3)对CO含量容忍度大:即使在入系统CO含量高达70%的情况下,床层温度依然平稳、一变出口的CO变化量仅约在0.5%以内,系统出口的CO含量基本没有变化;(4)床层温度稳定、均匀:一级可控移热变换炉同温面温差≤10℃,二级可控移热变换炉同温面温差≤5℃,催化剂床层的温度分布与催化剂的特性一致,预计其催化剂的使用寿命至少较一期要多4年以上(一期催化剂的设计使用寿命365天);(5)副产高品位蒸汽量大、低品位热能少:从正式投产以来,副产2.5MPa蒸汽基本在~28t/h、1.0MPa蒸汽~6t/h左右。