CN115583658B - 一种氨气及提高合成氨一段炉转化率的操作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及合成氨领域，用以解决现有技术中一段炉因温度不均导致原料气转化率低且一段炉使用年限短的问题，提供了一种氨气及提高合成氨一段炉转化率的操作工艺，一段炉对称的两侧内壁设置有上下两排管线，每排所述管线均包括天然气管线和废气管线；每排所述管线均设置烧嘴；所述烧嘴设有两个独立的气体分布器，其中一个气体分布器用于燃烧天然气，另一个分布器用于燃烧废气；每排所述烧嘴的根部阀的关度越远离气体进口越小；所述根部阀用于调节废气流量。本发明通过调整燃料气分布后，一段炉出口温度得以提高，相同负荷下，一段炉出口处甲烷含量降低，原料气转化率增加，同时炉拱顶两侧温度一致，未出现超温现象，设备使用寿命增加。
Description
技术领域
本发明涉及合成氨领域，具体而言，涉及一种氨气及提高合成氨一段炉转化率的操作工艺。
背景技术
布朗合成氨工艺中一段炉为梯台炉，其上下两层燃料气分布不均使得热量分布不均，上层温度高于下层温度，在原有的工艺设计下，一段炉的拱顶温度偏高，容易超温，导致不得不降低燃料气用量，而合成氨反应为吸热反应，热量降低后，原料气转化率降低，而如果不降低燃料气用量，拱顶超温，设备的使用寿命又会降低。现在急需一种方法在保持燃料气总量不变的情况下，能够降低拱顶温度并使得拱顶两侧和转化管两端温差变小的方法。公开号为CN203715291U的专利，公开了一种合成氨反应工艺中带调温阀的升温系统，其简单地通过调温阀调节经换热器加热后的原料气温度，并未解决塔内温度分布的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氨气及提高合成氨一段炉转化率的操作工艺，用以解决现有技术中一段炉因温度不均导致原料气转化率低且一段炉使用年限短的问题。
本发明通过以下技术方案实现：
一种提高合成氨一段炉转化率的操作工艺，一段炉对称的两侧外壁设置有上下两排管线，每排所述管线均包括天然气管线和废气管线；每排所述管线均设置烧嘴；所述烧嘴的出口端连通所述一段炉内腔；所述烧嘴设有两个独立的气体分布器，其中一个气体分布器用于燃烧天然气，另一个分布器用于燃烧废气；每排所述烧嘴的根部阀的关度越远离气体进口越小；所述根部阀用于调节废气流量。
由于天然气管线和废气管线较长，燃料气在运动过程中，压力会逐步降低，而每个烧嘴的管径均相同，所以会造成前端压力高于后端压力，靠近前端的烧嘴所提供的热量大于后端。一段炉炉腔两侧的热量分布不均，造成拱顶两侧的温差大。同时一段炉上下两排烧嘴热量从下往上移动，拱顶温度增加，容易造成拱顶温度超温现象，降低设备使用寿命。为保证拱顶温度不超温的情况下，只能减少一段炉燃料气的使用量，最终导致一段炉出口温度偏低，原料气转化率低。并且由于上下两排烧嘴提供的热量一样多，热量从下往上移动还会造成转化管上段温度高于下段温度，一段炉转化管中介质自上而下流动，转化管内的反应为吸热反应，当转化管内的介质已部分反应并达到转化管下端后时，其要继续反应所需要的热量增加，所以转化管下段需要的转化热量要比上段高，最终造成热量吸收不充分，一段炉原料气转化率低，出口甲烷含量偏高，经济效益降低。
由于正常情况下天然气分布器仅提供炉子正常热负荷的47％，废气分布器提供53％，所以本申请通过将废气烧嘴的根部阀门逐步关小，目的是让废气燃烧热量移动，以使得拱顶两侧温度一致。
优选的，最靠近所述气体进口的所述烧嘴的根部阀门关1/2；最远离所述气体进口的所述烧嘴的根部阀门保持全开状态。
优选的，每排所述烧嘴的根部阀的关度呈线性减小。
优选的，下排所述天然气管线的总阀和下排所述废气管线的总阀均保持全开状态。
优选的，上排所述天然气管线的总阀和上排所述废气管线的总阀均关小2/3。
由于转化管上端温度高于下端温度，上排燃料气总阀关小而下排燃料气总阀全开使得转化管上下两端温差减小。
优选的，上排所述天然气管线两端的压力均为55kpa-65kpa；上排所述废气管线两端的压力均为18kpa-22kpa。
优选的，上排所述天然气管线两端的压力均为60kpa；上排所述废气管线两端的压力均为20kpa。
常规工艺中，上排天然气管线的压力为80kpa，上排废气管线的压力为40kpa，本申请通过降低上排天然气和废气管线内的压力，以降低燃料气的流速，最终使得上排烧嘴提供的热量降低。
优选的，每排所述烧嘴为22个。
优选的，所述一段炉内设有一排竖直的转化管；所述烧嘴用于给所述转化管内的原料气加热；所述转化管上段温度和下段温度的温差不超过 4℃。
优选的，所述的工艺制得的氨气。
本发明至少具有以下有益效果：通过调整燃料气分布后，一段炉出口温度得以提高，相同负荷下，一段炉出口处甲烷含量降低，原料气转化率增加，同时炉拱顶两侧温度一致，未出现超温现象，设备使用寿命增加。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
实施例1：
一段炉内烧嘴的根部阀的关度越远离气体进口越小且最靠近气体进口的烧嘴的根部阀门关1/2；最远离气体进口的烧嘴的根部阀门保持全开状态；每排烧嘴的根部阀的关度呈线性减小。上排所述天然气管线的总阀和上排所述废气管线的总阀均关小2/3。上排天然气管线两端的压力均为 60kpa；上排废气管线两端的压力均为20kpa。下排天然气管线的总阀和下排废气管线的总阀均保持全开状态。
实施例2：
一段炉内烧嘴的根部阀的关度越远离气体进口越小且最靠近气体进口的烧嘴的根部阀门关1/2；最远离气体进口的烧嘴的根部阀门保持全开状态；每排烧嘴的根部阀的关度呈线性减小。上排所述天然气管线的总阀和上排所述废气管线的总阀均关小2/3。上排天然气管线两端的压力均为55 kpa；上排废气管线两端的压力均为18kpa。下排天然气管线的总阀和下排废气管线的总阀均保持全开状态。
实施例3：
一段炉内烧嘴的根部阀的关度越远离气体进口越小且最靠近气体进口的烧嘴的根部阀门关1/2；最远离气体进口的烧嘴的根部阀门保持全开状态；每排烧嘴的根部阀的关度呈线性减小。上排所述天然气管线的总阀和上排所述废气管线的总阀均关小2/3。上排天然气管线两端的压力均为 65kpa；上排废气管线两端的压力均为22kpa。下排天然气管线的总阀和下排废气管线的总阀均保持全开状态。
对比例1：
一段炉内烧嘴的根部阀关度一致，其燃料气各管线总阀均保持全开状态。上排天然气管线的压力为80kpa，上排废气管线的压力为40kpa。
对比例2：
一段炉内烧嘴的根部阀的关度越远离气体进口越小且最靠近气体进口的烧嘴的根部阀门关1/2；最远离气体进口的烧嘴的根部阀门保持全开状态；每排烧嘴的根部阀的关度呈线性减小。上排所述天然气管线的总阀和上排所述废气管线的总阀均关小2/3。上排天然气管线的压力为80kpa，上排废气管线的压力为40kpa。
对比例3：
一段炉内烧嘴的根部阀关度一致，其燃料气各管线总阀均保持全开状态。上排天然气管线两端的压力均为60kpa；上排废气管线两端的压力均为 20kpa。
测量实施例1-3和对比例1-3所采用的工艺情况下，一段炉拱顶两侧温度、一段炉出口温度以及出口甲烷含量，数据如表1所示：
表1实施例1-4和对比例1-3所得茶叶的感官评价表
通过表1中实施例1-4和对比例1数据比较，采用本申请提供的操作工艺，拱顶温度显著降低的情况下，拱顶两端的温度趋于一致，出口温度提高15℃左右，甲烷含量降低1.5％左右，一段炉原料气转化率和使用寿命均得以提高。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种提高合成氨一段炉转化率的操作工艺，其特征在于，一段炉对称的两侧外壁设置有上下两排管线，每排所述管线均包括天然气管线和废气管线；每排所述管线均设置烧嘴；所述烧嘴的出口端连通所述一段炉内腔；所述烧嘴设有两个独立的气体分布器，其中一个气体分布器用于燃烧天然气，另一个分布器用于燃烧废气；每排所述烧嘴的根部阀的关度越远离气体进口越小；所述根部阀用于调节废气流量；
其中，下排所述天然气管线的总阀和下排所述废气管线的总阀均保持全开状态，上排所述天然气管线的总阀和上排所述废气管线的总阀均关小2/3；上排所述天然气管线两端的压力均为55 kpa -65kpa，上排所述废气管线两端的压力均为18 kpa -22kpa；
并且，最靠近所述气体进口的所述烧嘴的根部阀门关1/2，最远离所述气体进口的所述烧嘴的根部阀门保持全开状态；每排所述烧嘴的根部阀的关度呈线性减小。
2.根据权利要求1所述的提高合成氨一段炉转化率的操作工艺，其特征在于，上排所述天然气管线两端的压力均为60kpa；上排所述废气管线两端的压力均为20kpa。
3.根据权利要求1所述的提高合成氨一段炉转化率的操作工艺，其特征在于，每排所述烧嘴为22个。
4.根据权利要求1所述的提高合成氨一段炉转化率的操作工艺，其特征在于，所述一段炉内设有一排竖直的转化管；所述烧嘴用于给所述转化管内的原料气加热；所述转化管上段温度和下段温度的温差不超过4℃。
5.一种由权利要求1至4中任一项所述的工艺制得的氨气。
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| 国产化年产45万吨合成氨装置一段炉烧嘴燃烧状况调整;许承宝，王峰;《第十四届宁夏青年科学家论坛石化专题论坛论文集》;第523-525页 * |
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