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1、甲烷转化工艺前言采用鲁奇炉工艺生产的原料气大约百分之八的成份是甲烷，在合成氨工艺中甲烷属于无效气体，所以要将甲烷转化成有效气体（H 2 、CO 2） ，所以甲烷转化的运行情况将直接影响公司效益。1 岗位任务甲烷转化的任务是将从低温液氮洗冷凝分离来的甲烷馏份通过甲烷气压缩机提压后，进入换热式转化炉、二段转化炉内，借助催化剂的作用，进行加压蒸汽转化，把 CH4 转化为 H2 和 CO，CO 组分在中变炉经变换生成 H2 和 CO2。工艺特点 1）甲烷转化是在高温高压下进行的，最高温度达到 1300，采用换热是转化炉预反应和二段转化炉深度反应的方法。换热式蒸汽转化是指原料气/蒸汽发生一段转化炉（H1
2、01a/b）转化反应时所需的热量，由二段炉(B102)出口的高温气体提供，实现热量传递并伴随的转化反应的过程被称为换热式转化工艺，实现这一工艺过程的核心设备被称为换热式转化炉（H101a/b）。在换热式转化炉（H101a/b ）内发生原料气与水蒸汽的转化反应，然后进入二段转化炉(B102)内继续发生甲烷与水蒸汽的深度转化反应。工艺流程简述进入本装置界区内的原料气（23569Nm 3/h，3.39MPa，60），经流量调节阀（FV-610001 ）控制流量大小，进入原料气第一预热器（E-101）预热至 200后，进入加氢槽（D-102），在加氢催化剂的作用下，先将原料气中的烯烃加 H2 转化为烷
3、烃后，出加氢槽的原料气再按水碳比（2.11）要求，配入由转化气废锅（E-103）、中变气废锅(E104)自产 3.8MPa（A）和界外补入的蒸汽。进入气 气换热器(E102)预热至 485后，分为两路：一路由 HIC-610004 调节 25%的原料气/蒸汽混合气直接去二段转化炉(B-102) 入口，另一路 75%的原料气蒸汽混合气经加热炉(B-101)预热至 500后，进入换热式转化炉(H-101a/b) 的转化管内，从上至下流经催化剂床层，在镍催化剂存在下，进行甲烷转化反应。转化所需热量由来自二段转化炉（B-102）的高温工艺气体提供，出换热式转化炉(H-101a/b)的甲烷降至15.02
4、%（干基体积），出口温度为 700，该转化气与直接进二段转化炉(B102) 的原料气/蒸汽混合气相混合后，温度为 654，甲烷含量为 19.76%，进入二段转化炉（B-102）顶部。由界区来的氧气混合约 1t/h 蒸汽后经加热炉（ B-101）的氧气预热盘管预热至 500，然后进入二段转化炉(B-102)的顶部。一段转化气与氧气在二段转化炉(B-102)顶部混合，发生 H2 与 O2 的燃烧反应及 CH4 与 O2 的部份燃烧反应，其燃烧反应放出的热量为甲烷深度转化反应提供必须的热源。随着反应的进行，气流从燃烧区的极高温度降至约 924，残余 CH4 含量降至 0.5%（干基体积）左右，此二段
5、转化炉出口高温工艺气体进入换热式转化炉（H-101a/b）转化管与套管之间，在此高温工艺气体与管内参与化学反应的物料进行换热，为换热式一段转化炉（H-101a/b）内烃类物质蒸汽转化反应提供必须的热量。二段转化气出换热式转炉的温度 611，再进入气气换热器（E102）将混合气预热至 485，自身温度降至 447后，再经转化气废热锅炉（E-103）回收热量温度降至约 335送 CO 中温变换炉（D-101）催化剂上段进口。出 CO 中温变换炉（D-101）催化剂上段的气体 386，CO 3.05%先进入中变气废锅(E104) ，温度降至 320后进入中变炉催化剂下段进一步进行变换反应，其出口 3
6、24，CO 1.50%再进入中变气废锅回收热量，自身温度降至 275后去原料气第一预热器（E-101），将原料气预热至 200，自身温度降至 239，再经锅炉给水预热器（E-105）把锅炉给水预热至 202，自身降至 188，再经低压锅炉 E-106 回收热量，自身温度降至 168，进入第一分离器(F-101)分离水份后经空冷器(E109)冷却降温至 60，再进第二分离器 F-102 分离掉水份后的变换气其压力 2.72MPa（A ）再经转化气水冷器(E-107)冷却降温至 40进入第三分离器(F-103)分离水份后的变换气压力 2.71MPa（A）送出界区。转化气废锅、中变气废锅回收热量产生
7、的 3.7MPa，246的蒸汽供转化单元自用，低压锅炉回收热量产生的 0.4MP，151的蒸汽送界区低压蒸汽总管。第一分离器(F-101)、第二分离器(F-102)和第三分离器(F-103)的冷凝液进入气提塔(T-101)从上向下与自下而上来自空分装置的低压氮气在填料层中逆向接触，氮气从气提塔顶排空，经气提后的冷凝液，集聚在气提塔底，由工艺冷凝液泵增压至 0.5MPa，并经液位调节阀 LV-610004 控制液位后送往界外。特设置烧嘴冷却夹套循环冷却控制系统。此循环冷却系统生产运行中要求循环冷却水流量连续稳定，进烧嘴冷却水温度 TI-61002440，出烧嘴冷却水 TI-61002580，高位
8、槽压力高于二段炉内压力约 0.3MPa 左右。以确保二段炉的可靠性和安全操作。甲 烷 转 化 物 料 消 耗 表 消 耗 量 参 考 值 序号 名 称 规 格 单 位 设 计 值 实 际 山 西 潞 安 1 电 能 380 V KW 118 118 48 2 磷 酸 三 钠溶 液 0.5MPa， 8% KG h 82 075 82.075 120 3 低 压 氮 气 0.8MPa Nm3/h 1000 1200 4 仪 表 空 气 0.7 MPa Nm3/h 400 400 500 5 脱 盐 水 0.5MPa t/h 15 15 21 6 冷 却 循 环水 0.4 MPa 30 m3/h 325 325 3300 7 氧 气 99.85%,3.6 Mpa， 40 Nm3/h 5667.2 6000 10800 8 低 压 锅 炉给 水 0.7MPa 105 t/h 8 8 30 9 中 压 锅 炉给 水 4.0MPa 105 t/h 46.71 48 50 10 中 压 过 热压 蒸 汽 3.7MPa t/h 24 24 40.7 11 燃 料 气 0.1MPa 30 Nm3/h 360 500 900
