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转化炉节能增产改造分析

更新时间:2009-03-28

中海油800kt甲醇装置以天然气为原料、采用国外引进工艺技术生产。2010年10月份投产,运行几年后发现预转化炉和转化炉入口温度低,空气预热器E305出口空气温度高,引风机入口烟气温度高。由于预转化炉没有达到设计负荷,且受引风机入口温度高的影响,制约装置的负荷。本文通过详细的炉子分析,找出对流段瓶颈,提出整改措施,并对整改后效果进行技术经济分析。

然后,我们就看到了煤桶起飞。在煤桶起飞成为现实与他要骑着煤桶去的想法之间没有任何横沟和障碍,看起来,他即将心想事成。因此,他有足够的心情自嘲与得意:

1 存在的问题

1.1 工艺流程简介

本工艺流程见图1。

  

1 工艺流程

加氢后的天然气经脱硫预热盘管E304中预热到365℃后进行原料气脱硫。脱硫后的天然气经水饱和后加入一定量的水蒸汽,然后在混合气加热盘管E303/1,2中预热到575℃后进预转化炉D103,出预转化炉D103的预转化气体加入工艺蒸汽,控制水/碳比为2.71。然后预转化气在预转化气预热盘管E302/1,2中预热到630℃后进蒸汽转化炉F101。

在预转化炉和蒸汽转化炉中,主要发生的反应:

CH4 + H2O ⟸⟹ CO +3 H2-QC2H6 + 2H2O ⟸⟹ 2CO +5 H2 - QC3H8 + 3H2O ⟸⟹ CO +7 H2 - QCO + H2O ⟸⟹ CO2+ H2 + Q

因为主要的反应为吸热反应,转化反应必须外供热,在正常操作时,燃料气为天然气和PSA尾气以及精馏工序来的少量不凝气体。

于2015年3月至2016年2月对本地户籍儿童、本地居住但无户籍的省内外儿童进行调查;居住时间≥3个月,年龄3—10岁,儿童及其监护人均自愿接受调查。调查流动儿童共计760名,男412名,女348名。

生物学概念是思维的细胞,图形是生物学概念的另一种语言,在不同的学段选择适合的生物图进行教学,在帮助学生构建概念、深入理解概念等方面起到了事半功倍的效果。此外,收集经典生物图、自己制作生物图、引导学生构建概念图等也是教学中重要的途径和手段,需要教师不断的积累和学习。

离开转化炉辐射段温度为878℃、压力为1.78MPa A的转化气去下游回收热量。

1.2 存在的问题

对流段各组盘管的设计值与实际值温度对比见表1和表2。

 

1 对流段各组盘管前后烟气温度设计值与实际值对比(管外) (℃)

  

测温点E301/1进口E302/1进口E303/1进口E302/2进口E301/2进口E303/2进口E304进口E305进口引风机进口设计值1081980928793726600452433160实际值939907.2856.5767.3697.6609.4481.6463173

 

2 对流段各组盘管进出口温度设计值与实际值对比(管内) (℃)

  

位号E301/1E302/1E303/1E302/2E301/2E303/2E304E305设计进口温度402574447489321.822732325实际进口温度387544.4388.8467.8320230304.820设计出口温度510630575574423447365379实际出口温度505613525.2544.4403388.8362409.4

从模拟结果可知:

2 转化炉模拟计算及分析

2.1 模拟计算

对PFD EOL设计工况进行模拟核算,结果见表3。

 

3 设计工况模拟结果

  

盘管组别内容专利商设计数据核算值E301/1烟气进/出温度,℃1080.7/979.61080.7/987.4介质进/出温度,℃395.4/518.9395.4/511.3介质吸收热负荷,MW20.3119.00E302/1烟气进/出温度,℃979.6/927.7986.4/934.2介质进/出温度,℃567.6/630567.6/628.8介质吸收热负荷,MW10.4410.52E303/1烟气进/出温度,℃927.7/792.9933.2/803.9介质进/出温度,℃404.9/575.0404.9/569.3介质吸收热负荷,MW26.3425.64E302/2烟气进/出温度,℃792.9/726.3803.0/738.9介质进/出温度,℃489.2/588.4489.2/583.7介质吸收热负荷,MW12.8612.50E301/2烟气进/出温度,℃726.3/599.7737.4/612.7介质进/出温度,℃321.8/458.4321.8/459.8介质吸收热负荷,MW23.7523.85E303/2烟气进/出温度,℃599.7/452.2611.9/474.6介质进/出温度,℃225.1/429.1225.1/426.0介质吸收热负荷,MW26.9625.53E304烟气进/出温度,℃452.2/433.5473.9/458.4介质进/出温度,℃323.1/365.0323.1/369.0介质吸收热负荷,MW2.562.83

从表1和表2可见,预转化炉入口温度比设计值低50℃左右,尽管辐射段出口烟气温度比设计值低,但由于对流段烟气热量后移,造成空气预热器入口温度超高,从而使引风机排烟温度升高。

具体而言,对于每个数据包,先依据空洞区域定义“雷区”FAR(Forbidden Area),进而使得数据包能避开FAR,进而抑制空洞路由。而FAR的尺寸和位置随数据包时延要求不同而变化,从而平衡网络流量。为了保证数据包能及时到达目的节点,DG-SHGR路由利用端到端时延要求调整FAR尺寸。实验数据表明,提出的DG-SHGR路由有效地提高了数据包传递率,并平衡网络负载。

(1)E301/1吸收热负荷核算值比设计数据小1.31MW,致使烟气出盘管E301/1温度比设计数据升高约7.8℃。

(2)E303/1吸收热负荷核算值比设计数据小0.7MW,致使烟气出盘管E301/1温度比设计数据升高约5.5℃。

(3)E303/2吸收热负荷核算值比设计数据小1.43MW,致使烟气出盘管E301/1温度比DAVY设计数据升高约10.2℃。

根据现场操作数据,对整个转化炉的运行情况进行模拟,使之与现场数据尽量吻合,在烟气侧与管内介质数据矛盾时,以管内介质数据为准。现场模拟结果见表4和表5。

由于以上三组盘管吸收热负荷差异,致使烟气进燃烧空气预热器E305温度比设计数据升高约24℃。

之所以称之为校园网络文化,顾名思义就是校园文化和网络文化的结合。高校要加强校园网络文化建设,不仅对校园网络资源进行有效管理,净化校园网络环境;而且要在校园网上进行优良传统文化的教育,让学生们在接受网络新鲜事物的同时兼顾优良传统文化的学习,还要通过网络开展一些积极健康的文化活动,锻炼学生们的能力,丰富学生们的课余生活。

2.2 实际操作模拟

(一)提升打造文旅融合景区。全面启动西沱古镇云梯街文物保护与旅游开发,拟于2018年11月正式开街。实施银杏堂文物修复保护性工程,万寿山旅游综合开发项目签约落地,开工建设漆树坪爱情花谷,推进三教寺秦良玉陵园配套服务设施、县城旗山公园、冒顶山公园等项目建设,建成滨河公园文化长廊,完成“吊桥”改建工程,推出集住宿、特色餐饮、休闲观光、土家文艺演出为一体的五星级农家乐万寿古寨,全县文化与旅游融合发展载体初见成效。

 

4 现场数据模拟结果(辐射段)

  

内容模拟值1、进转化管混合气流量,kmol/h13986.132、进/出转化管混合气温度,℃618/867.33、进/出转化管混合气压力,Bar(A)20.78/17.644、水/碳比3.435、出口残余CH4含量,干基V%1.956、辐射段燃料燃烧热负荷,MW337.07、转化吸收热负荷,MW192.168、出辐射段烟温,℃1063.29、烟气残氧含量,干基V%2.7910、助燃空气温度,℃41311、烟气量,kg/h538308

2.3 对流段改造后一段转化炉模拟结果

通过模拟分析并结合实际操作可以看出,预转化炉入口温度比设计值低,烟气进燃烧空气预热器E305温度比设计值高,混合气加热盘管E303/2面积偏小,为对流段瓶颈,需要增加换热面积,拟对混合气加热盘管E303/2进行改造,增加4排炉管后模拟结果见表6和表7。

如果我们的角度站错了,把他们当作教育的对象,他们就会永远是被教育的对象,他们就会永远和我们对立,两个阵营。不要把他们看作特殊群体,要看作跟我们一样,是希望油田好的有生力量。

 

5 现场数据模拟结果(对流段)

  

盘管组别内容模拟值E301/1烟气进/出温度,℃1063/968.6介质进/出温度,℃387/505.0介质吸收热负荷,MW19.33E302/1烟气进/出温度,℃967.6/902.8介质进/出温度,℃544.4/618.4介质吸收热负荷,MW13.09E303/1烟气进/出温度,℃901.9/793.0介质进/出温度,℃388.8/525.3介质吸收热负荷,MW21.68E302/2烟气进/出温度,℃792.2/724.2介质进/出温度,℃467.8/546.1介质吸收热负荷,MW13.33E301/2烟气进/出温度,℃722.7/613.5介质进/出温度,℃320/403.8介质吸收热负荷,MW21.04E303/2烟气进/出温度,℃612.7/486.9介质进/出温度,℃230/389.1介质吸收热负荷,MW23.64E304烟气进/出温度,℃486.2/467.4介质进/出温度,℃304.8/363.5介质吸收热负荷,MW3.47E305烟气进/出温度,℃466.9/176.1介质进/出温度,℃25/413介质吸收热负荷,MW51.75

 

6 改造后模拟结果(辐射段)

  

内容模拟值1、进转化管混合气流量,kmol/h)14150.562、进/出转化管混合气温度,℃)628.5/866.83、进/出转化管混合气压力,Bar(A)20.78/17.614、水/碳比3.485、出口残余CH4含量,干基V%1.956、辐射段燃料燃烧热负荷,MW330.87、转化吸收热负荷,MW185.738、出辐射段烟温,℃1056.09、烟气残氧含量,干基V%2.7910、助燃空气温度,℃38511、烟气量,kg/h528408

 

7 改造后模拟结果(对流段)

  

盘管组别内容模拟值E301/1烟气进/出温度,℃1056/961.2介质进/出温度,℃389/505.3介质吸收热负荷,MW19.04E302/1烟气进/出温度,℃960.1/897.4介质进/出温度,℃559.2/628.7介质吸收热负荷,MW12.45E303/1烟气进/出温度,℃896.4/795介质进/出温度,℃430/552.7介质吸收热负荷,MW19.83E302/2烟气进/出温度,℃794.1/727.8介质进/出温度,℃485/559.2介质吸收热负荷,MW12.75E301/2烟气进/出温度,℃726.3/614.4介质进/出温度,℃320/404.5介质吸收热负荷,MW21.17E303/2烟气进/出温度,℃613.7/451.0介质进/出温度,℃230/430.0介质吸收热负荷,(MW)29.88E304烟气进/出温度,℃450.2/434.8介质进/出温度,℃304.8/352.0介质吸收热负荷,2.77E305烟气进/出温度,℃434.4/164.7介质进/出温度,℃25/385介质吸收热负荷,46.86

(2)预转化炉的进口温度将升高28℃左右.

(1)E303/2吸收热负荷增加6.24 MW左右,进E305的烟气温度将降低33℃左右。

自《纲要》实施至今,我国的科技创新能力也在不断提升,高技术战略不断跟进并取得重大突破。例如,我国在载人航天和探月工程、载人深潜、超级计算、量子通信等领域均取得突破性创新成果,优异的创新成绩备受世界瞩目。毋庸置疑,我国已形成系统性的科学发展体系,并具备实施创新驱动发展战略坚实可靠的现实基础。

从表6和表7可见,混合气加热盘管E303/2增加4排炉管后对流段操作条件大为改善,主要体现在几个方面:

(3)一段转化炉辐射段炉管进口温度将升高10℃左右。

(5)一段转化炉辐射段燃料燃烧热负荷降低6.2 MW左右。

(4)一段转化炉辐射段转化负荷降低6.43MW左右。

(6) E304管内介质出口温度将降低10℃左右。

(7)助燃空气出E305的温度降低15℃左右。

(8)最终排烟温度将降低12℃左右。

从上述结果可知,E303/2增加4排炉管后,最终结果是降低一段转化炉辐射段转化负荷,从而减少一段转化炉辐射段燃料燃量,降低消耗。同时,因为燃料量减少,烟气量及排烟温度降低,虽然烟气侧阻力降有所增加,但综合可以改善引风机运行状况,改造前后引风机对比见表8。

 

8 改造前后引风机入口对比表

  

内容E303/2增加4排炉管前E303/2增加4排炉管后烟气流量,kg/h538308528408烟气温度,℃176.1164.7烟气压力,mmH2O-464-482烟气分子量27.927.9引风机功率,kW11691157

3 技术经济及环保效果

E303/2增加4排炉管后一段转化炉辐射段燃料燃烧热负荷降低6.2 MW左右;天然气低热值按23.2469MJ/Nm3,减少的燃料天然气量:

是的,黄骅的乡村美,是一种自然的美,一种和谐的美,一种幸福的美。黄骅的乡村环境,不仅外来人看着美,置身其中的当地人看着更美。黄骅乡村翻天覆地的变化,让所有的人都依恋、都感叹,因为这种美是质朴无华、亲切自然,是清新纯美、真情实感,是田园美、村屯美、生活美。望一眼黄骅的美丽乡村,一种情结便悄然萦绕在心头,挥之不去。

6.2×3600÷23.2469=960 Nm3/h

全年可减少燃料天然气:

鼓风机来的且经燃烧空气预热器E305预热的燃烧空气经分配管进烧嘴。转化炉烟道气在对流段各组盘管回收热量后经引风机去烟囱排放。

960×8000=7680000 Nm3

天然气按0.77元/Nm3,则全年可节约燃料天然气成本:591.4万元。

改造方案全年减少CO2排放:5.01×106Nm3

改造投资:1274万元。

4 结论及建议

通过模拟计算,发现混合气加热盘管E303/2面积偏小,在增加4排炉管后,对流段操作条件得到改善,且每年可节约燃料天然气费用591.4万元,全年减少CO2排放501万 Nm3

获得双边匹配方案:云服务需求企业X1和云服务供给企业Y1匹配,云服务需求企业X2和云服务供给企业Y4匹配,云服务需求企业X3和云服务供给企业Y5匹配,云服务需求企业X4和云服务供给企业Y2匹配,云服务需求企业X5和云服务供给企业Y6匹配,云服务供给企业Y3和Y7未匹配。

在天然气转化制合成气工艺中,蒸汽转化炉为关键设备,提出如下建议:

(1)为了提高炉子效率,在转化炉对流段应尽量进行热量回收,减小燃烧负荷,降低烟气量及温度,从而改善引风机入口条件;如设置燃烧空气预热器,且预热后的空气温度尽可能高。

(2)预转化炉进口温度低将导致整个转化炉热平衡的破坏。预转化炉入口温度低,直接导致预转化负荷达不到设计值,同时双重影响烟气温度:预转化炉负荷后移,增加了蒸汽转化炉辐射段热负荷,增加了燃料气量和燃烧空气量;对流段移走热量少,导致烟气温度升高。所以在设置有预转化炉的转化系统中,应保证混合气预热温度达到设计要求。

(3)对转化炉全系统物料和热量平衡以及炉子应进行多工况分析,做到对流段各组盘管和辐射段的热量匹配,并适应不同的操作工况。

(4)引风机负荷受辐射段负荷、对流段各盘管热量回收效率、天然气成分、空气过剩系数等因素的影响,在设计时,引风机的富裕量应尽量大一些。

 
邓均辉,高良宏,邓刚荣
《化工设计》 2018年第02期
《化工设计》2018年第02期文献

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