中国産業用ガス変換反応器メーカー

Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd の工業用ガス変換反応器はガスプラントに何を提供しますか?Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd (Center Enamel) は、天然ガスやその他の原料を水素、アンモニア、メタノールに変換する工業用ガス変換反応器 (水蒸気メタン改質器、水性ガスシフトコンバーター、メタネーター、アンモニアおよびメタノール合成反応器など) を構築しています。用途は 200 ～ 900°C、大気圧付近から 25 MPa までの圧力に及び、耐火物で裏打ちされた炭素鋼または合金で作られ、耐クリープ性、水素攻撃保護、および連続高温使用下での触媒寿命を中心に設計されています。

1. 産業用ガス変換ルート

4 つのルートがガス経済を構築し、それぞれに異なるリアクターが備わっています。

• 水蒸気メタン改質:天然ガスは、管内のニッケル触媒上で 800 ～ 900°C で蒸気と反応し、水素、一酸化炭素、二酸化炭素を生成します。改質器は触媒を充填したチューブを備えた焼成炉で、ホットエンドでのクリープと浸炭に耐える必要があり、チューブの材質と壁の厚さは 20 年間の高温強度に応じて設定されています。これは、水素プラントの中で最大の単一消費者であり、最も材料が重要な反応器です。
• 水-ガスシフトとメタン化:このシフトでは、鉄またはコバルトモリブデン触媒を使用して200〜450℃で水蒸気とともに一酸化炭素を水素に変換しますが、メタン化ではアンモニアまたはメタン化トレインに先立って250〜400℃で酸化炭素をメタンに反応させることで微量の酸化炭素を除去します。これらは、低合金またはステンレスで構築された固定床コンバータであり、オーバーシュートによって望ましくない副生成物が形成され、触媒寿命が短くなるため、均等な分布と適切な入口温度に重点を置いた設計となっています。
• アンモニア合成:窒素と水素は、鉄またはルテニウム触媒上で 400 ～ 500°C、15 ～ 25 MPa で結合します。この反応は、床間冷却を備えたラジアルフローコンバーターで実行される、強い発熱を伴う平衡限定反応です。反応器は、高圧および高温の水素に耐えるように構築されており、シェルは 20 年のクリープ寿命を実現するように設計され、内部は実際の圧力降下が最小になるように設計されています。これは、パスごとの変換が圧力と冷却配置に従うためです。
• メタノールの合成:一酸化炭素と水素は銅亜鉛触媒上で 220 ～ 300°C、5 ～ 10 MPa で結合し、固定床またはアキシャル - ラジアル コンバーター内で中圧の発熱反応が起こります。容器は水素攻撃から保護された低合金鋼で作られており、銅触媒は過熱によって簡単に失活するため、中間冷却によって床全体の温度上昇を制御する設計になっています。パスあたりの変換率は 10 ～ 20% で、未反応ガスはリサイクルされます。

2. ガス変換反応器のエンジニアリング

ガス変換は高温の水素中で実行されます。 4 つの応答が適用されます。

• クリープ強度と高温強度:400 ～ 900°C で材料はクリープするため、壁の厚さと合金の選択は、周囲の引張データではなく、20 年の設計寿命にわたる温度での許容応力に従います。改質管には遠心鋳造 HK または HP 合金が使用され、コンバーターのシェルにはホット ゾーンに適した低合金またはステンレスが使用されます。クリープ破壊はゆっくりではありますが、基礎が間違っていれば避けられないため、すべての高温接合部と支持体は成長と緩和を考慮して設計されています。
• 水素攻撃からの保護:約 200°C および数 MPa を超えると、水素が炭素鋼を攻撃するため、水素サービスの接液面には、実際の温度と 20 MPa までの水素分圧のネルソン曲線から選択されたクロモリまたはステンレス、または検証済みのオーバーレイが使用されます。曲線より下に指定された船舶は、使用中に膨れや亀裂が生じるため、水素攻撃に対する耐性は材料の選択に組み込まれており、事後検査は行われません。
• 耐火物ライニングとホットシェル:改質装置と一部の転炉は、シェルが耐火物ライニングで保護され、クリープ範囲未満に保たれた状態で運転されます。ライニングの厚さとアンカーの設計は任務によって設定されます。ライニングは繰り返しの加熱やチューブ取り付け負荷に耐える必要があり、ライニングが破損するとシェルが完全なガス温度にさらされます。伸縮継手は高温部と低温部の間の成長を吸収し、ライニングの検査アクセスが最初から設計されています。
• 触媒の寿命と分布:ガス変換触媒の寿命は 2 ～ 5 年で、コークス、毒、焼結によって失活するため、反応器は原料を均一に分配してホットスポットを回避し、微粒子の移動なく床をサポートします。ラジアルフロー形状により圧力損失が低減され、ランレングスが延長され、入口デバイスはシェルと同じ注意を払って仕様化されています。反応器と触媒の交換は 1 つのキャンペーンとして設計されています。オンストリーム時間は両方から続くためです。

産業用ガス変換反応器の比較表

よくある質問 (FAQ)

Q: アンモニア合成反応器とメタノール合成反応器の違いは何ですか?

A: どちらも触媒上で水素と炭素源または窒素源を結合させますが、アンモニアは鉄またはルテニウム触媒を使用して 400 ～ 500°C、15 ～ 25 MPa で動作し、発熱が強く、平衡を維持するために層間冷却を備えたラジアルフローコンバーターを使用します。メタノールは、過熱により容易に失活してしまう銅亜鉛触媒上で 5 ～ 10 MPa で 220 ～ 300℃の低温で動作するため、床温度の上昇は中間冷却によって厳密に制御されます。アンモニアは平衡に達するためにより高い圧力を必要とします。メタノールは触媒を保護するために慎重な低温管理が必要です。それに応じて、材料と冷却方法も異なります。

Q: 水蒸気メタン改質にはなぜ特別なチューブが必要なのですか?

A: 改質管は、内圧と反応性浸炭雰囲気下で 800 ～ 900°C に保たれるため、20 年の寿命にわたってクリープ、浸炭、熱サイクルに耐える必要があります。これらは、HK グレードや HP グレードなどの遠心鋳造高ニッケル合金で作られており、壁の厚さは圧力だけではなく温度での許容応力によって設定されます。標準的な圧力容器のシェル材料は数か月でクリープして破損するため、改質器は従来の容器ではなく特殊なチューブの炉を使用しています。

Q: ガス変換反応器での水素の攻撃はどのように防止されますか?

A: 200℃、数MPa以上の水素は炭素鋼中に拡散し、金属内部でメタンを生成し、膨れや亀裂の原因となります。抵抗は、クロムモリまたはステンレス構造と、必要に応じて検証済みのオーバーレイから得られます。ベース合金とオーバーレイの両方は、動作温度と最大 20 MPa までの水素分圧のネルソン曲線から選択されます。この曲線より下に指定された船舶は、圧力定格に関係なく使用中に故障するため、水素攻撃耐性が設計入力となり、材料証明書とオーバーレイ試験によって確認されます。

Q: ガス変換反応器を調達する際、購入者は何を確認する必要がありますか?

A: チェックは 4 つです。温度ベース: 改質管を含むすべての高温コンポーネントについて、周囲データではなく、20 年の寿命にわたる高温許容応力が必要です。水素サービス: 使用されている場合は重ね合わせ検査を行い、材料が実際の温度と水素分圧のネルソン曲線内に収まっていることを確認します。耐火物: ライニングされた反応器の場合は、ライニングの厚さ、アンカーの設計、および加熱プロファイルの認定が必要です。文書: 納品されるファイルには、材料証明書、溶接手順の資格、設計圧力の 1.3 倍での静水圧試験、すべての継ぎ目の NDE、温度プロファイルが記載された触媒の充填および分布図が含まれている必要があります。