مصنع مفاعل تحويل الغاز الصناعي في الصين

ماذا يوفر مفاعل تحويل الغاز الصناعي من شركة Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd لمصانع الغاز؟ تبني شركة Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd (Center Enamel) مفاعلات تحويل الغاز الصناعي التي تحول الغاز الطبيعي والمواد الأولية الأخرى إلى هيدروجين وأمونيا وميثانول، بما في ذلك مُصلحات الميثان بالبخار، ومحولات إزاحة غاز الماء، والميثانات، ومفاعلات تخليق الأمونيا والميثانول. تمتد الواجبات من 200 إلى 900 درجة مئوية وضغوط من قريبة من الضغط الجوي إلى 25 ميجا باسكال، مبنية من فولاذ كربوني مبطن بمواد مقاومة للحرارة أو سبائك، مع تصميم يركز على مقاومة الزحف، وحماية هجوم الهيدروجين، وعمر المحفز في ظل الخدمة المستمرة ذات درجات الحرارة العالية.

1. مسارات تحويل الغاز الصناعي

تبني أربعة مسارات اقتصاد الغاز، لكل منها مفاعل مميز:

• إصلاح الميثان بالبخار: يتفاعل الغاز الطبيعي مع البخار فوق محفز نيكل في أنابيب عند 800 إلى 900 درجة مئوية، منتجًا الهيدروجين وأول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون. المُصلح هو فرن مُسخن بأنابيب مملوءة بالمحفز يجب أن تقاوم الزحف والكربنة في الطرف الساخن، مع تحديد مادة الأنبوب وسمك الجدار بناءً على قوة تحمل درجات الحرارة العالية لمدة 20 عامًا. إنه أكبر مستهلك منفرد للواجب وأكثر المفاعلات أهمية من حيث المواد في مصنع الهيدروجين.
• إزاحة غاز الماء والميثنة: تقوم الإزاحة بتحويل أول أكسيد الكربون مع البخار إلى هيدروجين عند 200 إلى 450 درجة مئوية فوق محفز حديد أو كوبالت-موليبدينوم، بينما تزيل الميثنة آثار أكاسيد الكربون عن طريق تفاعلها مع الميثان عند 250 إلى 400 درجة مئوية قبل وحدات الأمونيا أو الميثنة. هذه محولات ذات طبقة ثابتة مبنية من سبائك منخفضة أو فولاذ مقاوم للصدأ، مع تركيز التصميم على التوزيع المتساوي ودرجة حرارة الدخول الصحيحة، لأن تجاوز الحد الأعلى يشكل منتجات ثانوية غير مرغوب فيها ويقصر عمر المحفز.
• تخليق الأمونيا: يتحد النيتروجين والهيدروجين فوق محفز حديد أو روثينيوم عند 400 إلى 500 درجة مئوية و 15 إلى 25 ميجا باسكال، وهو تفاعل متوازن محدود بشدة طارد للحرارة يتم تشغيله في محولات التدفق الشعاعي مع تبريد بين الطبقات. تم بناء المفاعل لمقاومة الهيدروجين تحت ضغط ودرجة حرارة عالية، مع تصميم الغلاف لعمر زحف لمدة 20 عامًا والأجزاء الداخلية لأقل انخفاض ممكن في الضغط، لأن التحويل لكل تمريرة يتبع الضغط وترتيب التبريد.
• تخليق الميثانول: يتحد أول أكسيد الكربون والهيدروجين فوق محفز نحاس-زنك عند 220 إلى 300 درجة مئوية و 5 إلى 10 ميجا باسكال، وهو تفاعل طارد للحرارة بضغط معتدل في محول ذي طبقة ثابتة أو محول محوري-شعاعي. تم بناء الوعاء من فولاذ سبائك منخفضة مع حماية من هجوم الهيدروجين، ويتحكم التصميم في ارتفاع درجة الحرارة عبر الطبقة مع التبريد البيني، لأن محفز النحاس يتعطل بسهولة بسبب ارتفاع درجة الحرارة. التحويل لكل تمريرة هو 10 إلى 20 بالمائة، مع إعادة تدوير الغاز غير المتفاعل.

2. هندسة مفاعلات تحويل الغاز

يتم تشغيل تحويل الغاز في ظروف حارة وفي وجود الهيدروجين. تنطبق أربع استجابات:

• الزحف وقوة درجات الحرارة العالية: عند 400 إلى 900 درجة مئوية، تزحف المواد، لذا فإن سمك الجدار واختيار السبيكة يتبعان الإجهاد المسموح به عند درجة الحرارة على مدى عمر التصميم البالغ 20 عامًا، وليس بيانات الشد في الظروف المحيطة. تستخدم أنابيب المُصلح سبائك HK أو HP المصنوعة بالصب الطارد المركزي، وتستخدم أغلفة المفاعل سبائك منخفضة أو فولاذ مقاوم للصدأ مؤهل للمنطقة الساخنة. تم تصميم كل وصلة ودعامة ذات درجة حرارة عالية للنمو والاسترخاء، لأن فشل الزحف بطيء ولكنه حتمي إذا كان الأساس خاطئًا.
• الحماية من هجوم الهيدروجين: فوق حوالي 200 درجة مئوية وبضعة ميجا باسكال، يهاجم الهيدروجين الفولاذ الكربوني، لذا فإن الأسطح المبللة في خدمة الهيدروجين تستخدم سبائك كروم-موليبدينوم أو فولاذ مقاوم للصدأ، أو طبقة تراكب معتمدة، مختارة من منحنى نيلسون لدرجة الحرارة الفعلية وضغط الهيدروجين الجزئي حتى 20 ميجا باسكال. وعاء محدد أقل من المنحنى سوف ينتفخ ويتشقق أثناء الخدمة، لذا فإن مقاومة هجوم الهيدروجين مصممة في اختيار المواد، وليس يتم فحصها لاحقًا.
• البطانة المقاومة للحرارة والغلاف الساخن: تعمل المُصلحات وبعض المحولات مع الغلاف المحمي ببطانة مقاومة للحرارة ويتم الاحتفاظ بها أقل من نطاق الزحف، مع تحديد سمك البطانة وتصميم المثبت بناءً على الواجب. يجب أن تتحمل البطانة التسخين المتكرر وأحمال ربط الأنبوب، وفشلها يعرض الغلاف لدرجة حرارة الغاز الكاملة. تمتص وصلات التمدد النمو بين الأجزاء الساخنة والباردة، ويتم تصميم الوصول للفحص للبطانة منذ البداية.
• عمر المحفز وتوزيعه: تدوم محفزات تحويل الغاز من 2 إلى 5 سنوات وتتعطل بسبب الفحم والسم والتلبد، لذا يوزع المفاعل العلف بالتساوي لتجنب النقاط الساخنة ويدعم الطبقة دون هجرة الجسيمات الدقيقة. هندسة التدفق الشعاعي تقلل من انخفاض الضغط وتطيل فترة التشغيل، ويتم تحديد جهاز الدخول بنفس العناية التي يتم بها تحديد الغلاف. يتم تصميم المفاعل وتغيير المحفز كحملة واحدة، لأن وقت التشغيل يتبع من كليهما.

مصفوفة مقارنة مفاعلات تحويل الغاز الصناعي

أسئلة متكررة (FAQ)

س: ما هو الفرق بين مفاعلات تخليق الأمونيا والميثانول؟

ج: كلاهما يجمع الهيدروجين مع مصدر كربون أو نيتروجين فوق محفز، لكن الأمونيا تعمل عند 400 إلى 500 درجة مئوية و 15 إلى 25 ميجا باسكال مع محفز حديد أو روثينيوم وهي طاردة للحرارة بشدة، وتستخدم محولات التدفق الشعاعي مع تبريد بين الطبقات للحفاظ على التوازن. يعمل الميثانول في درجات حرارة أقل، 220 إلى 300 درجة مئوية، عند 5 إلى 10 ميجا باسكال فوق محفز نحاس-زنك يتعطل بسهولة بسبب ارتفاع درجة الحرارة، لذا يتم التحكم في ارتفاع درجة حرارة الطبقة بإحكام مع التبريد البيني. تحتاج الأمونيا إلى ضغط أعلى لتوازنها؛ يحتاج الميثانول إلى تحكم دقيق في درجات الحرارة المنخفضة لحماية المحفز. تختلف المواد واستراتيجية التبريد وفقًا لذلك.

س: لماذا يحتاج إصلاح الميثان بالبخار إلى أنابيب خاصة؟

ج: أنابيب المُصلح موجودة عند 800 إلى 900 درجة مئوية مع ضغط داخلي وجو تفاعلي وكربوني، لذا يجب أن تقاوم الزحف والكربنة والدورات الحرارية لمدة 20 عامًا. وهي مصنوعة من سبائك نيكل عالية مصبوبة طاردًا مركزيًا مثل درجة HK أو HP، مع تحديد سمك الجدار بناءً على الإجهاد المسموح به عند درجة الحرارة، وليس بناءً على الضغط وحده. مادة غلاف وعاء قياسي ستزحف وتفشل في غضون أشهر، وهذا هو السبب في أن المُصلح هو فرن من الأنابيب الخاصة بدلاً من وعاء تقليدي.

س: كيف يتم منع هجوم الهيدروجين في مفاعلات تحويل الغاز؟

ج: الهيدروجين عند 200 درجة مئوية وفوق بضعة ميجا باسكال ينتشر في الفولاذ الكربوني ويشكل الميثان داخل المعدن، مما يسبب انتفاخات وتشققات. تأتي المقاومة من بناء سبائك كروم-موليبدينوم أو فولاذ مقاوم للصدأ، وعند الحاجة، طبقة تراكب معتمدة، مع اختيار كل من السبيكة الأساسية وطبقة التراكب من منحنى نيلسون لدرجة حرارة التشغيل وضغط الهيدروجين الجزئي حتى 20 ميجا باسكال. وعاء محدد أقل من هذا المنحنى سيفشل أثناء الخدمة بغض النظر عن تصنيف ضغطه، لذا فإن مقاومة هجوم الهيدروجين هي مدخل تصميم، يتم تأكيدها بشهادة المواد وفحص طبقة التراكب.

س: ما الذي يجب على المشتري التحقق منه عند شراء مفاعل تحويل الغاز؟

ج: أربعة فحوصات. أساس درجة الحرارة: طلب الإجهاد المسموح به في درجات الحرارة المرتفعة على مدى عمر 20 عامًا، وليس بيانات الظروف المحيطة، لكل مكون ساخن بما في ذلك أنابيب المُصلح. خدمة الهيدروجين: تأكيد أن المادة تقع داخل منحنى نيلسون لدرجة الحرارة الفعلية وضغط الهيدروجين الجزئي، مع فحص طبقة التراكب عند استخدامها. المواد المقاومة للحرارة: للمفاعلات المبطنة، طلب سمك البطانة وتصميم المثبت وتأهيل ملف التسخين. الوثائق: يجب أن تتضمن الملف المقدم شهادات المواد، ومؤهلات إجراءات اللحام، واختبار الضغط الهيدروستاتيكي عند 1.3 ضعف ضغط التصميم، والفحص غير الإتلافي لجميع اللحامات، ورسم تحميل وتوزيع المحفز مع تحديد ملف درجة الحرارة.