第一变换炉制造方案(新)
中温变换炉的选材及制造
为氢腐 蚀 环境 ， 介 质 中 含 有 Ｈ Ｓ， 所 以 本 台设 备 同 时 存在 高 温硫 腐蚀 ， 又 考 虑 此 因 素 对 钢 材 高 温 性 能 的
影 响 。对 硫 化 物 应 力 腐 蚀 破 裂 ， 不 仅 要 考 虑 氢 脆 机
本 设备 设计 温 度 大 于 ２ ０ ０ ℃ 且 与 氢 气 氛 相 接 触
该 设备 为我 公司设 计 承接 的年产 ３ Ｏ万 ｔ合 成 氨 装 置 的关 键 设 备 ， 来 自变换 气 蒸 汽 发 生 器 约 ３ ６ ０ ℃ 的变 换气 进 入 中温 变换 炉 ， 在 催 化 剂 的 作 用 下 发 生 变换 反应 ， 将 变换 气 中 Ｃ Ｏ 含量 降 至 ３ 左 右 。其 工 作 氛 围在 临 氢 、 高温 状 态 下 工作 ， 极 易 引起 氢 损 伤 、
８ ０
内 蒙古 石 油化 工
２ ０ １ ３ 年第 １ １ 期
中温变换炉的选材及制造
王 志 刚
（ 南 京 国 昌 化 Ｉ Ｔ程 设 计 有 限公 司 ， 江苏 南京 ２ １ ０ ０ ６ １ ）
摘 要 ： 临氢 、 硫化氢、 高 温 下 材 料 的腐 蚀 机 理 ， 中温变换 炉的材料 选取 ， 材 料 的检 验 要 求 ， 设 备 制 造
风 电机 组 轮 毂 高 度 经 济 比 较 本 项 目 拟 采 用 的 ｗ ＴＧＳ１ ５ ｏ ０ Ａ 机 型 的 轮 毂 高 度 有 ６ ５ ｍ 和 ７ ０ ｍ， 采 用 风场 区域 实 际 空气 密度 （ ｐ 一１ ． ０ ５ ３ ｋ ｇ ／ ｍ。 ） 对 其 分 别 计 算发 电 量 ， 计 算 结 果 见 表 ３， 表 ４， 综 合 比较 见 表 ５ 。 ４ 结 论 通 过 比较 发 现 ， ７ ０ ｍ 轮 毂 高度 风 电机组 ｈ／ ４ ￣； ７ ０ ｍ 轮 毂 高 度 塔 架 的费 用较 ６ ５ ｍ 的高 ８ ０ ７万 元 ， 塔 架 的 安 装 费 用 较 ６ ５ ｍ 的高 １ ６ １万 元 ； ７ ０ ｍ 轮 毂高 度 ２ Ｏ年 电 价 收 益 比６ ５ ｍ 的高 ２ ３ ２ ３万 元 ， ７ ０ ｍ 轮毂 高度 总收 益 比 ６ ５ ｍ 轮毂 高度高 １ ３ ５ ４万 元 。 从 经 济 角 度 分 析 ， ７ ０ ｍ 高 塔 ３ ． ２
一氧化碳变换综述
的氧化铬、氧化铝、氧化锰、氧化钡等， 它们的存在，可增加催化剂抗烧结的作用， 延长催化剂使用寿命，增长催化剂的成型 性能和机械强度。 目前，中小型氮肥厂的低变催化剂均采用 Co-Mo系催化剂。Co-Mo系变换催化剂是 以Co, Mo为有效组份，以Al2O3为骨架， 碱金属或稀土金属的氧化物为辅助催化剂。 Co-Mo系变换催化剂使用前必须先进行硫 化，生成CoS, MoS2才能获得高的活性。 1.3.2 低变催化剂的主要成分
全低变的工艺流程
半水煤气 油 分 离 器 活 性 炭 滤 油 器
变 换 气 换 热 器
煤 气 换 热 器
第 一 变 换 炉
变换气 工段
变 换 气 冷 却 器
淬 冷 过 滤 器
淬 冷 过 滤 器
第 二 变 换 炉
Ⅰ
Ⅱ
半水煤气首先进入油水分离器，脱除部分固体和液体杂质后 进入活性炭滤油器，进一步脱除杂质。经净化的半水煤气 进入变换气换热器与从第二变换炉出来的变换气进行逆向 热交换，使其温度上升到180 ℃左右，变换气温度下降到 160 ℃左右。出变换气换热器的半水煤气再进入煤气换热 器与从第一变换炉出来的变换气进行逆向热交换，变换气 自身的温度下降到300 ℃左右，半水煤气升温到200 ℃左 右。出煤气换热器的半水煤气与来自管网的中压水蒸气混 合，一方面使半水煤气温度上升到变换反应温度，另一方 面使半水煤气增湿，并达到设计要求所需要的汽气比进入 第一变换炉发生变换反应，在第一变换炉内CO的变换率 可达到60%左右。经第一变换炉变换后出来的变换气进入 煤气换热器与半水煤气逆向换热后进入淬冷过滤器I，逆 向与喷淋下来的冷却水换热并使冷却水汽化，此时变换气 的温度下降到230 ℃左右，冷却水和变换气换热后汽化， 从而使蒸汽含量达到设计要求，湿变换气进入第二变换炉 第一段催化剂床层进行变换反应。经第二变换炉第一段催 化剂床层变换反应后CO的变换率可达到85%左右，温度
DN2600变换炉设计说明书
1.前言变换炉是化肥生产过程中的关键设备，其变换的机理概括如下：在变换过程中，其主要反应方程式：222CO H O CO H +=++热量，在变换炉中来自饱和塔并经体温到350 0C 的半水煤气在一定得压力下，借助催化剂的作用，使其中的CO 和水蒸汽反应转化为2CO 和2H ，并放出热量。
变换的主要目的是制取2H ，变换过程中产生的副产品二氧化碳将在变换工段后的气体净化工段分离出来，从而得到用于合成氨所需的氢气（有时含有少量的氮气，甲烷等）以及用于合成尿素所需的二氧化碳。
转换气CO 在催还剂的作用下进行转换，反应的温度以催化剂类型的不同可分为高温变换（350～500℃），低温变换（180～220℃）。
压力由常压到8.5a MP 。
就目前的相关资料显示变换工艺较多的在高压下进行，变换后氢气的分压较高。
在高温高压下对设备的材料要求较高，设备造价昂贵，为了降低生产的成本进来发展了一种一次低温等温变换工艺来取代传统的高变和低变两次变换，省去了相关的换热和热能回收设备，使工艺流程得到简化。
变换炉有轴向变换炉和轴径向变换炉等结构形式。
传统的轴向变换炉，流体流速大，为保证变换反应所需的催化剂装填量较多，催化剂床层较多，因此压力降较大。
轴径向变换炉则是通过改变反应流体的方向，使反应流体的速度降低，反应流体通过催化剂的距离缩短，压力降减少，同时可降低催化剂段筒体的温度。
本设计是在工作压力为0.85a MP ，操作温度为450℃，物料为半水煤气、变换气，腐蚀余量4 mm ，塔径为2600 mm ，塔高为6.6 m 的条件下进行设计。
设计中主要包括变换炉整体结构的设计以及筒体、封头的材料选择，厚度计算，应力计算、校核和制造的一些过程的设计。
在裙座的设计中主要介绍了裙座的结构和选材，基础环的设计，地脚螺栓的选择以及裙座与炉体的连接形式。
文中对密封装置的设计只进行了简单的概括。
对于接管部分重点做了开孔和开孔补强的设计包括与封头相连接的进气管，与筒体连接的人孔，卸料口、排污口、测温口。
变换炉 李俊超
催化剂
四、变换炉正常操作
• 变换炉的正常操作主要是将变换炉催化剂层 的温度控制在适宜的范围内，以充分发挥催 化剂的活性，提高设备的生产能力和CO的 变换率。 • 催化剂层温度的变化可根据“灵敏点”温 度的情况来判断。所谓“灵敏点”，就是催 化剂层中反应温度最灵敏的温度点。催化剂 层温度指标应以“热点”为准。所谓“热点” 就是催化剂层最高的温度点。
• • • •
3、变换炉入口温度的控制 控制点：TICA2003A、TICA2003B 控制指标：265±5℃ 影响因素：系统压力、气量、变换炉出口温 度、E2002A/B的热负荷、气体带水等。 • 控制方法：正常操作中可调节TV2003A、 TV2003B，对入口温度进行调节。入口温度 的控制是变换炉操作的关键。
• 3、联系调度通知气化提高汽气比，调整到 指标范围内。 • 4、调节变换炉入口温度至正常。 • 5、若是因水煤气中氧含量高而引起的，一 旦发现变换炉床层温度上涨并且怀疑氧含量 高，通知中心化验室取样分析，同时可采取 适当降低变换炉入口温度、联系调度减量的 方法来处理，若催化剂床层温度仍无法控制， 通知调度紧急停车，适当打开放空，降低系 统压力。
变换炉
汇报人：李俊超 2014年11月18日
目录：
• • • • • • 一、变换装置概况 二、变换炉 三、变换炉相关参数 四、变换炉正常操作 五、变换操作中的几点控制 六、生产中相关问题的处理
一、变换装置概况
本装置采用了目前国内较为先进而又成 熟的部分变换加配气路线，采用耐硫变换催 化剂,发生CO变换反应生成甲醇生产所需的 原料气。装置年操作时间为连续操作7920小 时。装置的设计能力为：一系列处理能力为： 117988Nm3/h（水煤气，干基）。二系列 处理能力为：117988Nm3/h（水煤气，干 基）。
变换炉制造工艺流程控制技术及应用
后的筒体的圆度偏差、 直线度偏差、 棱角度等各项质量指
标符 合要 求 。
— —
钢 板表面 ：沿垂 直于钢板 主轴线 的标称 中心距 为 ７ ５ ｍｍ的平行线连续扫查，扫描线应从钢板 中心或某一个
顶 角 开 始 量 起 ， 并在 扫 查 面 上 离 钢 板 的所 有 边 缘 不 到 ５ ０ ｍｍ 处补 加一条 扫描 线 。 钢 板边 缘： 在 离钢 板切 口边 缘宽度 为 ５ ０ ｍ ｍ 的整个 区 域 内进 行 １ ０ ０ ％ 扫查 。
根据 封 头的展开 尺寸 下料 ，采用定 长 、 定宽双 定
尺板，减小封头的焊接接头。坯料割圆后 ， 应对周边影响
封 头成 形 质量 的 缺陷 进行 修磨 消 除 。
— —
封 头 的成形 采用 热冲压 ，坯料 加热 温度 ｌ ０ ０ ０ ～
￥ ３ ２ １ ６ ８ 锻件的制造、 检验、 验收应符合ＮＢ ／ Ｔ ４ ７ ０ １ ０ —
制采用 温卷 ， 卷制 前 ， 用卷 板机 的计算机 控制 系统计 算 出 每 次最佳 下压 量 ，并在卷 制过程 中用样 板检 测 。 保证 卷制
（ １ ） 逐 张钢 板均 应按 Ｊ Ｂ ／ Ｔ ４ ７ ３ ０ ． ３ ２ ０ ０ ５的要求进 行超 声 波检 测 ，验 收标 准为 Ｉ 级。 （ ２ ） 钢板 的超 声 波检 测 要求 ：
弯 ，并制作 弦长不 小于 ５ ０ ０ ｍｍ 的样 板检测 ，压 头预弯 的
钢 板应 采用 电炉冶 炼 工艺 生产 的细 晶粒钢 。
Ｒ必须符合样板要求。
— —
（ ５ ） 钢板进行冷弯试验 Ｒ＝ｌ ８ ０ 。检测次数 ： 每炉一次。
— —
为了保证材料的力学性能和使用状态 ，筒体卷
壳牌煤气化制甲醇之变换装置工艺流程的优化设计
壳牌煤气化制甲醇之变换装置工艺流程的优化设计周明灿1，张雄斌2，刘伟1，双建永1（1. 中国五环工程有限公司，湖北武汉430223；2. 华烁科技股份有限公司，湖北武汉430074）摘要：介绍了壳牌煤气化制甲醇的变换工艺流程和操作参数；针对现有工艺提出了三段变换和二段变换2个优化改进方案，从流程特点、蒸汽消耗、建设投资和催化剂装填等方面，对比了现有流程和2个改进流程的优缺点。
结果表明，CO变换装置采用二段变换流程优于采用三段变换流程。
关键词：壳牌煤气化、合成甲醇、CO变换、工艺流程、蒸汽消耗、装置投资Optimizing Design for Process Flow in Shift Device of MethanolMade by Shell Coal GasificationZhou Ming-can1，Zhang Xiong-bin2，Liu Wei1，Shuang Jian-yong1（1.China Wuhuan Engineering Company Ltd, Wuhan Hubei 430223; 2.Haiso Technology CO.,Ltd,Wuhan Hubei 430074）Abstract：Athor has introduced the shift process flow and operating parameters for the methanol made by Shell coal gasification; in allusion to present process author has presented two improving schemes optimized for three stages shift and two stages shift; advantages and shortages were compared for the present process with the two improving process from aspects of process feature, steam consume, construction investment and filling catalyst etc. Result indicates that using two stages shift process is more superior than using the three stages shift process.Key words：Shell coal gasification; synthesis methanol; CO shift; process flow; steam consume; investment of plantCO变换工艺流程设计主要依据原料气的特性、变换气的用途和催化剂的特性来确定，在满足工艺要求的情况下尽量降低操作费用和建设投资。
合成氨装置变换炉设计
和 固体 颗粒 并进行 适度 的 Ｃ Ｏ变 换反 应 。为 了提 高 Ｃ Ｏ变换反 应 的速度 ， 常采用 中温 变换 。为 了使 变 通 换 反应 更完 全 ， 降低 合成 气 中 的 Ｃ Ｏ含 量 ， 生成 更 多
料 的 。氨 主要 由氢 和氮在 高温 高压和催 化剂 的作用
的 Ｈ ， 中温 变换 后 ， 常再 进 行 低 温 变换 。变换 在 通 反 应 的流程 图如 图 １ 所示 。
ＴＩ ＡＮ Ｃｈｕ ｘ ａ ｎ． ｉ
（Ｉ ＳＮＯＰ ｎ ｂ ｇｎｅｉｇ Ｃ ．，Ｌｄ ＥＣ Ｎｉｇ ｏＥｎ ｉｅｒ ｏ ｎ ｔ．，Ｎｉｇ ｏ ３ ５ ０ ｎ ｂ １ １ ３，Ｃ ｉａ） ｈｎ
Ａｂｓｒ ｃ Ｃｏ ｖ ￣ｉ ｕ ｎａ ｅ ｉ ｎ ｆｔｅ ｋ ｙ ｅ ｉ ｔ ａ ｔ： ｎ ｅ ｎｇｆ ｒ ｃ ｓｏ ｅ ｏ ｈ ｅ ｑｕｐｍｅ ｔｉ ｙ ｔ ｅｉ ｍｍｏ ａ ｐａ ． Ｉ ｈｉ ｒｉｌ ｎ ｎ ｓ ｎ ｈ ｔｃａ ｎｉ ｌｎｔ ｎ ｔ ｓａ ｔｃｅ，ｗｉｈ ｒ ｓ ｅ ｔｔ ｈｅｐ ｏ ｅ ｔｅ ｆ ｔ ｅ ｐ ｃ ｏ ｔ ｒ ｐ ｒｉｓｏ
中 图分 类 号 ： Ｑ ０ ２ Ｔ ５ 文 献 标识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ０ ９ ３ ８ （ ０ １ ０ － １ －５ １ ０ —２ １ ２ １ ） ２０ ４０ ０
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｎｖ ｒ ｉ ｇ Ｆｕｒ ａ ｅ ｉ ｙ ｈ ｔｃ Ａｍ ｍ ｏ ｉ ａ ｓｇ ｆ Ｃｏ ｅ ｔｎ ｎ ｃ ｎ Ｓ ｎｔ ｅ ｉ ｎ ａ Ｐｌ ｎｔ
3200第一变换炉
直径3200变换炉的设计【摘要】本次毕业设计主要是化工容器—直径3200 mm变换炉的设计，主要介绍了变换炉的发展背景和在化学工业中的应用。
本设计是变换炉在工作压力为0.8Mpa，操作温度为470℃时，参考了GB150, JB/T4710-92《钢制塔设备标准》,JB4709-2007《钢制压力容器焊接规程》等标准。
对壳体、封头及附件壁厚的设计计算，并考虑了基本风压（0.35Mpa）和地震烈度（7级）时的强度、稳定性校核，包括筒体应力、塔设备压力实验时的应力、裙座轴向应力的校核，并对紧固件地脚螺栓进行了设计和校核。
然后对于有接管或人孔的开口处进行了补强设计，对标准件法兰进行了选用。
【关键词】第一变换炉、设计、校核方法Abstract:The graduation designing is the mainly about the chemical containers-Transform furnace which the diameter is 3200 mm.It mainly introduced the background of the development of pressure vessels and the application in chemical industry.This design is about the caculating of the Transform furnace’s shell,head,annex wall’s thickness when the working pressure is 0.8Mpa and the operating temperature is 470℃,and I also made reference to the designing standards GB150, JB/T4710-92“steel tower equipment standards ”and JB4709-2007 “protocols steel pressure vessel welding” and so on,the checking of the strength and the stability when considering the basic wind pressure is 0.35Mpa and the seismic intensity of the earthquake is 7,including the cylinder stress,the stress of the tower equipment at the time of pressur expirenemt and the axial stress.we also designed and checked the nachor bolts which is used for fasteners. Then we designed the reinforcement for the opening holes .The flange is select through the standard.Key Word: The first t ransform furnace, design, verification methods目录引言 (1)1.总体设计方案 (6)1.1主要参数的确定 (6)1.2材料选用 (6)1.2.1 板材 (6)1.2.2 锻件 (7)1.2.3 主螺栓,主螺母选材 (7)1.2.4 焊接材料 (7)2.筒体的设计 (8)2.1 塔壳强度计算 (8)2.2 质量载荷计算 (9)2.3 塔的自振周期计算： (11)2.4地震载荷及地震弯矩计算： (11)2.5 风载荷和风弯矩计算： (13)2.6 最大弯矩的计算 (16)2.7 圆筒应力校核 (16)2.8 裙座壳轴向应力校核： (18)2.8.1 0-0截面 (18)2.8.2 Ⅰ-Ⅰ截面 (19)3.9 基础环设计 (20)2.10 地脚螺栓的设计 (23)2.11 筋板的设计 (24)2.12 盖板 (24)2.13 裙座与塔壳对接焊缝校核： (25)3.强度计算及校核 (25)3.1 筒体强度计算及校核 (25)3.2 椭圆形封头强度计算及校核： (25)4.人孔、卸料孔的设计 (26)5.开孔补强计算 (28)5.1 符号 (28)5.2 开孔补强计算 (29)5.2.1 接管d、e的单孔补强计算 (29)5.2.2卸料孔的单孔补强计算 (31)5.2.3人孔的单孔补强计算 (33)5.2.4封头出气孔的开孔补强 (35)6.制造工艺 (38)6.1 冷热加工成型 (38)6.2 筒体与封头的组对 (39)6.3 焊接 (39)6.4 无损检测 (40)6.5 热处理 (40)6.6 压力试验 (41)参考文献 (42)谢辞 (43)外文翻译 (44)引言本次毕业设计题目是直径3200毫米第一变换炉，变换炉是合成氨工业中一氧化碳变换工段的一个核心的必备的设备。
变换装置增加一台变换炉的技改方案
变换装置增加一台变换炉的技改方案一技改背景根据目前的天然气供应情况，如果2015年甚至2016年冬季天然气供应量依然不足，天然气转化装置可能还是只能保持50%负荷，则意味着气化装置也只能维持50%负荷，届时甲醇合成装置也仍然只能维持50%左右的低负荷运行。
为了在冬季提高甲醇联合装置的负荷，增加甲醇产量，建议增加（并联）一台变换炉，加强对煤气化合成气氢碳比的调节，以满足在天然气转化装置低负荷的情况下最大程度地提高气化装置的负荷，从而实现冬季甲醇合成装置的较高负荷运行。
二技改方案根据今年冬季甲醇联合装置的运行情况来看，由于天然气量不足导致天然气转化装置负荷仅为50%左右。
为了满足甲醇合成装置的碳氢平衡，气化装置负荷也只能控制在50%左右（一台气化炉满负荷），此时变换装置负荷已经低至设计满负荷的35%（尽可能的减少煤基合成气中的CO损失）。
如果开两台气化炉，则会出现即便是变换装置满负荷运行，两台气化炉的总负荷也只能达到60-70%。
而在这种较低负荷的工况下，气化炉运行不稳定，一旦工艺参数出现波动容易导致跳车事故的发生（今年冬季已经数次出现此种现象）。
鉴于此，我们提出在目前的变换装置上，并联一套变换炉及配套的换热器。
具体方案见附图。
由于原设计的变换装置已经配套了低压和低低压废锅各两套，故增加的变换气中的显热可以通过增大低压和低低压废锅运行负荷的方式来回收。
但因为原设计的原料气预热器705E01的换热面积不足且配套的管道口径有限，705E01不能同时为两台变换炉提供预热后的粗煤气，故需要增加一台原料气预热器705E01B。
同样原因需要增加一台低压蒸汽过热器705E02B。
至于新加的变换炉开车升温的问题，可以如附图中将两台变换炉入口直接相连，连接管道上增加切断阀。
升温时打开切断阀用一台开工加热器同时为两台变换炉升温，升温结束后关闭切断阀即可。
根据估算，增加的变换炉催化剂装填量与现有的变换炉相同或稍微增大即可。
变换等温变换炉方案(定)
目录1.工程概况--------------------------------------------------------------------------------11.编制依据--------------------------------------------------------------------------------13.设备安装程序------------------------------------------------------------------------24.劳动计划--------------------------------------------------------------------------------75.组织机构--------------------------------------------------------------------------------86.安全保证体系--------------------------------------------------------------------------87.附件---------------------------------------------------------------------------------------9 7.1上部龙门架图---------------------------------------------------------------------117.2下部支架图------------------------------------------------------------------------127.3等温变换炉总装图---------------------------------------------------------------131 工程概况1.1工程概况本方案为阳煤集团寿阳化工40万吨乙二醇项目（一期20万吨/年）第四标段变换工段等温变换炉设备内件安装方案，包括1.催化剂筐、带有保护外壳的内件换热器卸车；2.内件到达现场内件试压；3.安装前材料准备、制作准备；4.安装准备；5.内件安装；6.触媒装填；7.填料安装、试压等。
几家等温变换炉技术对比
（8）催化剂装填自卸方便简捷、完全杜绝 催化剂结块后整台反应器报废事故；
（9）气体分布均匀；
（1型化
2.4详细介绍南京敦先等温变换炉的结构特 点
2.4.1通过逐根换热管自身消除、热应力消 除彻底：
外围移热管束采用换热管两端 “R 弯” 来消除应力、内部采用换热管两端“弓形 ”弯来消除应力，每组换热管 我们分别 对初始硫化、过热蒸汽开车、正常运行以 及
进出水总管分别进入分水球腔、集水球腔 内部进行检查、施焊、堵漏， 无需卸除催 化剂。检查、堵漏后原有的催化剂继续投 入使用，DX-V 型可控移热 变换炉此优点 是目前任何一家水移热变换炉无法实现的 ；
2.4.3结构合理，承压能力强、安全系数高： 进水管、换热管束、出水管均为无缝 钢管 ，分水球腔、集水球腔均为球体，DX-V 型 可控移热变换炉使用的承压部件 在所有承 压部件中是承压能力最强的结构，有效规避 现有单管板、绕管式多管板、 板式等结构
回收集中，品位高。在工艺流程设置上，变换 系统不仅换热设备少、流程短、阻力低，而且 工程投资也低。
2.1等温变换炉构造 南京敦先设计的可控移热变 换炉由壳体和内件组成。壳体 由筒体、上封头、下封头组 成， 上封头与筒体之间采用法兰连 接，法兰之间采用“Ω”密封，
上下封头分别设有气体进 出口。
内件由进水球腔、水移热管束、集水球腔、 气体分布筒、密封板、气体集气筒、集 气 球壳、出气管等部件组成，水移热管束与 进出水管之间采用球形联箱结构。
一氧化碳变换的主要设备及操作控制
一氧化碳变换的主要设备及操作控制1.一氧化碳变换的主要设备1.1 变换炉变换炉随工艺流程不同而异，但都应满足以下要求：变换炉的处理气量尽可能大；气流阻力小；气流在炉内分布均匀；热损失小，温度易控制；结构简单，便于制造和维修，并能实现最适宜温度的分布。
变换炉主要有绝热型和冷管型，最广泛的是绝热型。
现介绍生产中常用的两种不同结构的绝热型变换炉。
（1）中间间接冷却式变换炉中间间接冷却式变换炉结构的外壳是由钢板制成的圆筒体，内壁砌有耐混凝土衬里，再砌一层硅薄土砖和一层轻质黏土砖，以降低炉壁温度和防止热损失。
内用钢板隔成上、下两段，每层催化剂靠支架支撑，支架上铺篦子板，钢丝网及耐火球，上部再装一层耐火球。
为了测量炉内各处温度，炉壁多处装有热电偶，炉体上还配置了入孔与装卸催化剂口。
（2）轴径向变换炉半水煤气和蒸汽由进气口进入，经过分布器后，70%的气体从壳体外集气器进入，径向通过催化剂，30%气体从底部轴向进入催化剂层，两股气体反应后一起进入中心内集气器而出反应器，底部用Al2 O3 球并用钢丝网固定。
外集气器上开孔面积为0.5%，气流速率为6. 7m/s，中心内集气器开孔面积为1.5%, 气流速率为22m/ s，大大高于传统轴向线速0. 5m/s。
因此，要求使用强度较高的小颗粒催化剂。
轴径向变换炉的优点是催化剂床层阻力小，催化剂不易烧结失活，是目前广泛推广的一项新技术。
1.2 饱和热水塔饱和塔的作用是提高原料气的温度，增加其水蒸气含量，以节省补充蒸汽量。
热水塔的作用主要是回收变换气中的蒸汽和湿热，提高热水温度，以供饱和塔使用。
工业上将饱和塔和热水塔组成一套装置的目的是使上塔底部的热水可自动流入下塔，省去一台热水泵。
目前饱和塔用新型垂直筛板塔，可提高传质效率20%左右，气体处理量可提高50%以上，具有低压降，抗结垢抗堵塞能力强的特点。
2. 操作控制要点2.1 变换炉的操作（1）催化剂的填装、升温与还原催化剂装填的好与坏，对于降低床层阻力、提高变换率、延长催化剂使用寿命有直接影响。
变换等温变换炉方案(定)..教学文案
变换等温变换炉方案(定)..目录1.工程概况--------------------------------------------------------------------------------11.编制依据--------------------------------------------------------------------------------13.设备安装程序 ------------------------------------------------------------------------24.劳动计划--------------------------------------------------------------------------------75.组织机构--------------------------------------------------------------------------------86.安全保证体系--------------------------------------------------------------------------87.附件---------------------------------------------------------------------------------------9 7.1上部龙门架图---------------------------------------------------------------------117.2下部支架图------------------------------------------------------------------------127.3等温变换炉总装图---------------------------------------------------------------131 工程概况1.1工程概况本方案为阳煤集团寿阳化工40万吨乙二醇项目（一期20万吨/年）第四标段变换工段等温变换炉设备内件安装方案，包括1.催化剂筐、带有保护外壳的内件换热器卸车；2.内件到达现场内件试压；3.安装前材料准备、制作准备；4.安装准备；5.内件安装；6.触媒装填；7.填料安装、试压等。
张化机原稿
张化机张化机人在产品设计制造过程中，融入了基于诚信和责任的企业文化之精髓，使原本无生命的化工机械变得如此生动而富有灵气，折射出了张化机的超群实力和人格光芒。
这里地处黄金口岸，依江而居，名城环拥，地理位置得天独厚，这里就是中国新兴的现代化港口工业城市，张家港。
张家港市化工机械有限公司，正是从这里走进我们的视野，公司始建于1969年，是专业从事压力容器设计制造的国内知名厂家。
今天的张化机已经成为一个融入国际市场运作的现代化企业，一个化工机械与压力容器的资深设计制造商。
公司荣获江苏省高新技术企业称号，具有国家三类压力容器设计和国家A1级高压容器制造资格，拥有ISO9001:2000质量体系认证证书，中华人民共和国特种设备锅炉制造许可证和美国机械工程师协会ASME授权证书和u钢印，是中石化物资资源市场成员单位，是中石油一级供应网络成员，连续多年获得“AAA”级银行信誉等级和江苏省“重合同守信用”企业。
其设计制造的各种材质规格的蒸发器，换热器，分离器，反应釜，储罐，塔器，低温容器，特种金属容器等非标压力容器产品，被广泛应用于石油、化工、氧化铝、冶金、天然气、化纤、医药、造纸等领域，产品销售遍布世界各地。
公司以科技创新促进企业发展，装备先进开拓市场空间，品质卓越，赢得用户信赖为发展战略，一直注重技术进步和装备更新，十分重视培养和引进各类技术人员，目前公司拥有高级工程师15名，各类技术人员72名，压力容器持证焊工200多名，强大的研发设计力量构成张化机技术源头上的领先优势。
张化机设立的化工机械设备研究所，负责产品设计和新技术的开发与应用，他们应用完善的开发设计软硬件系统，采用自主开发与合作开发相结合的方式，在化工机械和压力容器技术领域的前沿，不断进行科研探索，并获得了丰硕的科研成果。
张化机焊接实验室和培训中心，负责焊接理论的研究和焊接技术的培训，在多年的生产实践中，积累了丰富的焊接理论和焊接实践经验，尤其在09MnNIDR，Cr-Mo，SA387Gr11CL2、SAF2205/2507（双相不锈钢）、Monnel400、Incoloy800HT合金Inconel合金和肽、钽、镍、鋯等贵金属焊接方面以及上述材料之间，复合钢板的焊接理论和实践经验，处于业内领先地位。
(完整版)年产三十万吨合成氨装置的粗煤气一氧化碳耐硫变换工艺设计定稿毕业设计论文
年产三十万吨合成氨装置的粗煤气一氧化碳耐硫变换工艺设计摘要本文介绍了合成氨生产基本情况以及年产三十万吨合成氨系统流程，介绍了一氧化碳变换的基本原理，工艺条件以及工艺参数和变换催化剂的选择原则。
并且对第一和第二变换炉进行热量和能量衡算，对催化剂装填量进行计算，掌握了变换系统的设计方法。
关键词：变换，催化剂，工艺条件，一氧化碳含量目录第一章前言 (4)第1．1节合成氨在国民经济中的重要地位 (4)第1．2节合成氨工业发展简介 (5)第1．3节天脊集团合成氨的生产方法 (5)第二章设计说明 (7)第2．1节设计目的 (7)第2．2节工艺原理 (7)第2．3节工艺条件对一氧化碳含量的影响 (7)第2．4节上下流程配置………………………………………(8)第2．5节催化剂的选择 (8)第2．6节热量回收……………………………………………(9)第三章设计计算......................................................（10）第3．1节已知条件与要求 (10)第3．2节核算蒸汽是否够用 (10)第3．3节计算煤气成分 (11)第3．4节变换炉温升的估算 (11)第四章物料衡算 (13)第4．1节第一变换炉的物料衡算 (13)第4．2节第二变换炉的物料衡算 (15)第五章热量衡算 (18)第5．1节第二换热器进口煤气温度的计算 (18)第5．2节第一换热器进口煤气温度的计算 (19)第5．3节第一换热器热量衡算 (21)第5．4节第二换热器热量衡算 (21)第5．5节第一变换炉热量衡算....................................（22）第5．6节第二变换炉热量衡算 (23)第六章变换炉的工艺计算 (23)第 6.1节催化剂用量的计算 (23)第 6.2节变换炉工艺尺寸的计算 (25)第 6.3节催化剂床层阻力的计算 (26)第七章换热器选型 (29)第7.1节第一换热器的选型与计算 (29)第八章设备一览表……………………………………………(34)第九章设计结果分析和改进方向 (34)第十章参考文献………………………………………………（35）第十一章致谢 (36)第一章前言第1．1节合成氨工业在国民经济中的重要地位合成氨是化工的重要组成部分，在国民经济中有相当重要的位置。
降低变换炉压差的技术探究
降低变换炉压差的技术探究摘要：甲醇装置的变换系统于2008年5月投料运行。
2010年5月,变换系统工艺流程由原高水气比耐硫变换工艺改造为低水气比变换工艺,2010年9月投入运行后，取得了良好的节能效果。
改造后,变换炉无需额外消耗中压蒸汽，但在催化剂使用周期内，发现第1变换炉(以下简称一变炉)压差上升较快,尤其是在2012年10月更换一变炉催化剂后，7个月运行时间内，一变炉压差持续上升，一变炉催化剂活性受到影响，严重制约变换系统运行。
关键词：变换炉催化剂无氧过筛引言:变换系统作为合成氨装置的重要一环，在很大程度上直接影响着整条生产线的运行周期和效率.2013年开车至今6a来，合成氨装置出现了各类问题，通过逐步摸索，问题基本上得到解决并积累了操作经验，但变换系统的不少问题，如CO变换率低、系统压差大、系统低品位热能较多、运行能耗高等，则一直困扰着我们。
为此，对一期合成氨装置变换系统实施了改造。
1.变换系统概况1.1变换系统改造背景合成氨装置变换系统主要存在的问题如下:变换炉(绝热变换炉)变换效率太低，出口变换气CO含量高,液氮洗系统操作难度大;变换系统阻力大，会导致航天炉超压而存在安全隐患,且造成航天炉负荷加不满;副产低品位蒸汽(主要为0.3MPa蒸汽)量大而无处消纳，为防止蒸汽管网超压,只得全部直接放空，导致系统热量损失大,能耗较高。
据了解，近年来新兴的水移热等温变换炉(简称等温变换炉)，与传统的绝热变换炉相比，具有单差小、副产蒸汽品质高、炉温控制相对简单且调整灵活等优点，经综合分析与研究,河南晋开决定在一期合成氨装置(简称一期装置)一变炉处并联1台等温变换炉，以利一期装置的稳定、高效、高负荷运行。
1.2变换系统的作用变换系统的作用就是将气化系统(采用航天炉)送来的粗煤气中的CO和H2O(g),在催化剂的作用下反应生成H2和CO2［CO+H2O(g)幑幐CO2+H2+41.16kJ/mol］,为下游低温甲醇洗系统输送合格的变换气,同时利用反应热副产蒸汽并回收系统冷凝液。
第一变换炉的设计
第一变换炉的设计
李娟娟
【期刊名称】《安徽化工》
【年(卷),期】2013(39)4
【摘要】介绍了某合成氨尿素项目中第一变换炉的设计.通过对变换反应原理和主要工艺参数的介绍,确定了第一变换炉的主体结构.依据相关标准,确定设备主体材料选用进口钢板SA-387 Gr11 Cl2,并堆焊S32168不锈钢.变换炉因处于高温、临氢的苛刻环境下,需严格执行标准规范进行材料选取、设计计算以及制造检验.
【总页数】2页(P78-79)
【作者】李娟娟
【作者单位】东华工程科技股份有限公司设备室,安徽合肥230024
【正文语种】中文
【中图分类】TQ053.2
【相关文献】
1.第一变换炉的制造 [J], 史庆和;苏纪才;叶德印
2.第一变换炉顶部耐硫变换催化剂失活原因及对策 [J], 张强
3.净化第一变换炉运行总结 [J], 宋先林
4.变换炉进料加热器的结构设计 [J], 代彦霞
5.变换炉反应器的设计 [J], 王跃峰
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精选变换工艺技术方案
φ3.5-4.0条形氧化态为浅绿色0.76-0.86＞140
主要使用条件
压力，MPa温度，C干气空速， h-1水/气， mol/mol最佳装填高度（高/径）
1.010210-580100060000.32.00.81.5
动设备： 1#冷凝液泵：耐腐蚀多级离心泵 2#冷凝液泵：耐腐蚀多级离心泵存在问题： 目前，国内变换炉制造厂家有南化机、锦西化机、大连金重等，其中南化机制造的海南高温变换炉φ4600×100×10270 T=477℃，P=4.2MPa为最大，但压力比较低。
四、公用工程
副产蒸汽：
蒸汽品质
主要使用条件
压力，MPa温度，C最佳使用温度，C起活温度，C初期最佳入口温度，C耐热温度C耐热时间，h干气空速， h-1水/气， mol/mol最佳装填高度（高/径）
6.0190-500220-450180高于露点20C5502-4100060001.40.81.5
项 目
K8-11G
小结：中温变换是最早的流程。由于当时没有低变触媒，因此全用中变触媒。此时的进口半水煤气温度约在300度左右，而热点温度在480~500度。这个流程几个流程中最耗能的。该流程出口的CO大约在3%左右。当低变触媒研发成功后，首次出现的是中串低工艺，该工艺前面是很大的中变炉，当作主要的变换场所，而后面连接的低变炉的最主要的作用就是将中变炉出口CO由3~5%降到1%左右。中低低流程中变炉减小，而增大了低变炉的容积，因此就会更节能。全低变就是全部采用低变触媒，因此进口温度就可降到180~210度，而热点将达到240~280度。耐硫变采用耐硫触媒，使催化剂有较强的抗硫性能，变换出口CO＜0.60%，满足后工序的生产要求。
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第一变换炉08021-5501/5502-1制造方案编制：校核：审核：山西丰喜化工设备有限公司2011年6月15日第一变换炉制造工艺方案1、概述1.1、设备结构特点和主要技术参数第一变换炉由裙座、筒体、上下球形封头、粗煤气进出口、卸料口、人孔、温度计口、接管、吊耳、吊柱及内件等组成。
设备总高13350，筒体内径为φ3600，筒体及封头材料均为SA387Gr11cl2，筒体厚度为138mm，封头下料厚度为85mm。
设备工作压力6.15MPa，工作温度305~450℃，工况为临氢、高温状态，极易产生氢腐蚀及回火脆化现象，该设备筒体及封头厚度较厚，制造难度大，技术要求较高，因此在设备生产过程中的材料采购、复验及制造过程中的下料、坡口加工、成形、焊接、无损检测、热处理等各个环节上应有更加严格的工艺措施和检验方法，特制定该《工艺方案》，以确保《第一变换炉》的制造质量。
主要设计条件及参数项目技术参数设计压力MPa 6.7设计温度℃480物料名称水煤气（CO、H2、CO2、H2O、CH4、N2、H2S等）腐蚀裕度mm 6焊接接头系数 1.0容器类别III/A2全容积m385设备净质量Kg 192000水压试验压力MPa 12.68气密性试验MPa 6.71.2 设备制造、检验和验收的标准规范1.2.1 TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》1.2.2 GB150—1998《钢制压力容器》1.2.3 JB4708—2000《钢制压力容器焊接工艺评定》1.2.4 JB/T4709—2000《钢制压力容器焊接规程》1.2.5 JB4726—2000《压力容器用碳素钢和低合金钢锻件》1.2.6 JB4744—2000《承压设备产品焊接试件的力学性能检验》1.2.7 JB/T4730.1~6—2005《承压设备无损检测》1.2.8 HG20584—1998《钢制化工容器制造技术要求》1.2.9 HG20583—1998《钢制化工容器结构设计规定》1.2.10 GB713—2008《锅炉和压力容器用钢板》1.2.11 JB/T4711—2003《压力容器涂敷与运输、包装》1.2.12 ASME 锅炉和压力容器规范第II卷 A篇和D篇部分及相关增补1.2.13 ASME 锅炉和压力容器规范第V卷及相关增补1.2.14 ASME 锅炉和压力容器规范第VIII卷第I、II册及相关增补1.2.15 ASME SA20 《压力容器用钢板通用要求》1.2.16 ASME SA-370《钢制品力学性能的标准试验方法和定义标准》1.2.17 ASME SA-387《压力容器用铬-钼合金钢板》2、主体材料的采购控制2.1、板材2.1.1 材料特点及控制要点SA387Gr11 CL2为珠光体耐热钢，热处理状态为正火+回火，其力学性能、化学成份、工艺性能的各项指标均应符合ASME SA-387/SA-387M的规定，同时应满足华陆工程科技有限责任公司《变换炉用SA387Gr11 CL2钢板材料说明书》的规定，材料进厂后应按照GB150的有关规定对材料的化学成分和机械性能进行复验，合格后方能投料使用。
SA387Gr11 CL2在中温（350～480℃）临氢环境中具有防止氢脆、氢腐蚀、氢剥离、硫化物腐蚀性能，同时具有良好的低回火脆性，高温强度和高温抗氧化性较好，焊接及加工性能较好，广泛使用于化肥、石油化工以及火力发电厂设备的制造. 如合成氨反应器、煤气化炉、变换炉和加氢反应器等。
虽然SA387Gr11 CL2的焊碳量控制在0.05~0.17%之间，但由于含有较多的Cr、Mo等合金元素，其碳当量较高，脆硬性强，故该材料焊接前应预热到200~250℃，切割后应清除渗碳层，打磨至露出金属光泽，并应对切割端面进行100%MT 检测，符合JB/T4730.4-2005 I级合格。
焊后应立即采取加热320±20℃，保温≥4的消氢处理，并保温缓冷。
2.1.2 SA387Gr11 CL2的化学成分及力学性能注：试验温度为液压试验温度-17℃。
2. 1.3 华陆工程科技有限公司《变换炉用 SA387Gr11 CL2钢板材料说明书》 2. 1.3 .1化学成分成品分析（SA-387-S2)钢板化学成分除应符合SA-387 的规定外，对下述组成有如下限制： 1）Cr 含量应大于1.0% P ≤0.012% S ≤0.010% 2）钢板回火脆化敏感系数J (SA-387-S62):J=(Si+Mn)*(P+Sn)*104≤150(Si 、Mn 、P 和Sn 为重量百分数) Cu ≤0.20% Ni ≤0.30%3）化学成分分析结果和碳当量计算结果应在材料合格证书中表示。
碳当量的计算方法为： CE=C%+Mn%/6+(Ni%+Cu%)/15+(Cr%+Mo%+V%)/5 CE ≤0.45 2. 1.3 .2 机械性能钢板的机械性能除应符合SA-387 的规定外，还应进行下述补充试验： 1）力学性能试样坯料的模拟焊后热处理（SA-387-S3） 2) 高温拉伸试验（SA-387-S7）筒体及封头用钢板应按SA-20 的要求进行附加拉伸试验，高温拉伸试验按温度482℃进行，高温屈服强度的最小强度值应满足ASME 第II 卷D 部分的要求（σs t≥211MPa ）。
每轧制张钢板进行一次试验。
材料合格证中应阐明高温抗拉强度值。
常温σb ≥515～690MPa ,σs ≥310MPa,伸长率≥22%, 3) 夏比V 形缺口冲击试验（SA-387-S5）夏比V 形缺口冲击试验应按SA-370《钢制品力学性能标准试验方法和定义标准》进行。
试验温度为液压试验用液体温度-17oC ，冲击功三个试样的平均值Akv ≥32J ，允许其中一个最小值Akv ≥22J ，试化 学 成 份 （%）C b Si Mn P S Cr Mo Sb Sn As Ni Cu 0.05~ 0.170.44～ 0.860.35～ 0.73≤ 0.008≤ 0.0101.0～1..56 0.4～ 0.7≤ 0.003≤0.015≤0.016≤0.18≤ 0.16力 学 性 能项 目 σb （(MPa) σs (MPa) 482℃σst (MPa)AK V((注)（J)硬度 HV 10 数 值515~690≥310≥211≥32≤225样取样为横向。
4) 硬度要求钢板交货状态的硬度值HB≤225。
5）晶粒度钢板的晶粒度≥6 级或更细，按ASME E112 试验方法测定平均晶粒度。
6）钢板进行冷弯试验R=180°检测次数：每炉一次，合格按照SA20中表S14.1。
7）在钢板的长度头部或尾部处，在钢板1/2 厚度处和离钢板表面1.6mm处取样作上述机械性能试验。
8）钢板应进行真空处理（SA-387-S1）。
2. 1.3 .3超声波检测（SA-387-S12）1）逐张钢板均应按SA-578 的要求进行超声波检测，验收标准为C 级。
2）钢板的超声波检测要求:钢板表面：沿垂直于钢板主轴线的标称中心距为75mm 的平行线连续扫查，扫描线应从钢板中心或某一个顶角开始量起，并在扫查面上离钢板的所有边缘不到50mm 处补加一条扫描线。
钢板边缘：在离钢板切口边缘宽度为50mm 的整个区域内进行100%扫查。
2.2 锻件15GrMoIII（正火+回火）锻件的制造、检验、验收应符合JB4726-2000《压力容器用碳素钢和低合金钢锻件》的规定要求2. 3 主要焊材2. 3.1 手工电弧焊：焊条CMA96符合标准：JIS Z3223 DT2316（A WSA 5.5 E8016-B2）烘干温度：325~375℃，保温时间：1h2.3. 2 埋弧自动焊：焊丝US511N 符合标准JIS Z3183 S642-2CM(A WS A5.23F9P2-EG-B3)。
焊剂PF200超低氢型高碱烧结焊剂，烘干温度200~300℃，保温时间1h。
焊接材料的化学成份（%）焊材类型 C Si Mn P S Cr Mo CM-A96 0.06 0.38 0.72 0.08 0.04 1.31 0.54 US-511N 0.08 0.20 0.86 0.06 0.05 1.38 0.533 设备主要零部件的加工3.1、筒体制作要点及注意事项筒体采用在板料中间位置进行卷板机预弯，再气割掉头拼接后中温卷制成形，操作时除应严格遵守卷板机操作使用规程、维护规程和安全规程外，同时采用保温棉对卷板机的轴承、油箱、液压缸、电器等部位做好隔热措施。
3.1.1、号料及标记移植根据施工图给定的筒体长度，为了尽量减小焊接接头，采用定长、定宽双定尺板。
筒体DN3600X138 H=6280，按中径计算理论展开长度尺寸为L=11743，其中一台设备筒体采用2125X12000（利用板头制作产品试板）1张、2125X11800 2张定尺板制作，另一台设备采用定尺板2125X11800 3张制作。
3.1.2、下料及两端坡口加工板材验收合格且板面氧化皮、油污等清除干净后采用气割法下料L=11760±5，对角线相对差≤2mm，并在板料长度方向的两端采用半自动气割法切割坡口，坡口形式见下图，要求坡口打磨光滑，不允许有凹坑。
3.1.3、中部预弯在板材中间进行预弯，预弯前在板长方向的两侧面划出中线及两边各1000mm的压弧终止线，并将板料整体加热。
加热规范：升温期间温度≥400℃后的升温速度为100~120℃/h，加热至660±20℃后保温4h。
预弯时要求板料两端进料均匀，不得扭曲，确保预弯后圆弧中心线与板长方向垂直，预弯弧R=1870，弧长不小于2000mm，D外圆3740+0.5 的样板检查，间隙应不大于1mm，预弯卷制温度不得低于500℃。
3.1.4、切割沿圆弧中心划出切割线，采用半自动气割法切开，要求切割处光滑，不允许有弧坑。
3.1.5、清理坡口、检测对两端的坡口清除渗碳层，打磨至露出金属光泽，清理坡口表面及两侧50mm内的铁锈、油污及水份等有害杂质，并进行100%MT检测，符合JB/T4730.4-2005 I级合格，要求坡口表面不得有分层、裂纹、夹杂等缺陷。
3.1.6、掉头、组对坡口检测合格后进行组对，选用CMA96 φ4焊条进行接板固定点焊，点焊长度50mm，间隔200mm，焊缝两端带引弧板，组对时对口错边量b≤1.5mm，跨板中9000mm范围内测量对角线允差不大于1.5mm，并在第一节筒体焊缝的延长线上组对产品试板。
定位点焊前应预热到200~250℃，焊接参数如下：焊接电流：140~160A，电弧电压：22~24V，焊接速度：14~16cm/min，线能量≤17.5KJ/cm 。