Nhà sản xuất lò phản ứng chuyển đổi khí công nghiệp Trung Quốc

Lò phản ứng chuyển đổi khí công nghiệp của Công ty TNHH Công nghệ Thạch Gia Trang Zhengzhong cung cấp gì cho các nhà máy khí?Công ty TNHH Công nghệ Thạch Gia Trang Zhengzhong (Center Enamel) xây dựng các lò phản ứng chuyển đổi khí công nghiệp biến khí tự nhiên và các nguyên liệu khác thành hydro, amoniac và metanol, bao gồm máy cải tạo khí metan, máy chuyển đổi nước-khí, máy tạo metan và lò phản ứng tổng hợp amoniac và metanol. Nhiệm vụ trải dài từ 200 đến 900°C và áp suất từ ​​gần khí quyển đến 25 MPa, được chế tạo bằng thép cacbon hoặc hợp kim chịu lửa, với thiết kế tập trung vào khả năng chống rão, bảo vệ chống tấn công bằng hydro và tuổi thọ của chất xúc tác trong điều kiện làm việc ở nhiệt độ cao liên tục.

1. Các tuyến chuyển hóa khí công nghiệp

Bốn tuyến đường xây dựng nền kinh tế khí đốt, mỗi tuyến có một lò phản ứng riêng biệt:

• Cải cách hơi mêtan:Khí tự nhiên phản ứng với hơi nước trên chất xúc tác niken trong ống ở nhiệt độ 800 đến 900°C, tạo ra hydro, carbon monoxide và carbon dioxide. Nhà cải cách là một lò đốt với các ống chứa đầy chất xúc tác phải chống rão và cacbon hóa ở đầu nóng, với vật liệu ống và độ dày thành được thiết lập bằng độ bền nhiệt độ cao 20 năm. Đây là lò phản ứng sử dụng nhiều nguyên liệu nhất và là lò phản ứng quan trọng nhất trong nhà máy hydro.
• Sự chuyển dịch khí-nước và quá trình mêtan hóa:Sự thay đổi này chuyển đổi carbon monoxide bằng hơi nước thành hydro ở nhiệt độ 200 đến 450°C trên chất xúc tác sắt hoặc coban-molypden, trong khi quá trình metan hóa loại bỏ dấu vết của các oxit carbon bằng cách cho chúng phản ứng với metan ở nhiệt độ 250 đến 400°C trước các chuỗi amoniac hoặc metan hóa. Đây là các bộ chuyển đổi bệ cố định được chế tạo bằng hợp kim thấp hoặc không gỉ, với thiết kế tập trung vào sự phân bố đồng đều và nhiệt độ đầu vào phù hợp, vì nhiệt độ đầu vào quá mức sẽ tạo thành các sản phẩm phụ không mong muốn và rút ngắn tuổi thọ của chất xúc tác.
• Tổng hợp amoniac:Nitơ và hydro kết hợp trên chất xúc tác sắt hoặc ruthenium ở nhiệt độ 400 đến 500°C và 15 đến 25 MPa, một phản ứng giới hạn cân bằng tỏa nhiệt mạnh diễn ra trong các bộ chuyển đổi dòng hướng tâm có làm mát giữa các lớp. Lò phản ứng được chế tạo để chống lại hydro ở áp suất và nhiệt độ cao, với lớp vỏ được thiết kế cho thời gian sử dụng 20 năm và các bộ phận bên trong để giảm áp suất thực tế thấp nhất, vì chuyển đổi trên mỗi lần truyền tuân theo áp suất và cách sắp xếp làm mát.
• Tổng hợp metanol:Carbon monoxide và hydro kết hợp trên chất xúc tác đồng-kẽm ở nhiệt độ 220 đến 300°C và 5 đến 10 MPa, một phản ứng tỏa nhiệt ở áp suất vừa phải trong bộ chuyển đổi hướng tâm hoặc hướng trục cố định. Tàu được chế tạo bằng thép hợp kim thấp với khả năng chống tấn công bằng hydro và thiết kế kiểm soát sự tăng nhiệt độ trên toàn bộ thùng bằng cách làm mát liên tục, vì chất xúc tác đồng dễ bị vô hiệu hóa do quá nóng. Tỷ lệ chuyển đổi trên mỗi lượt là 10 đến 20 phần trăm, với khí không phản ứng được tái chế.

2. Lò phản ứng chuyển đổi khí kỹ thuật

Quá trình chuyển đổi khí chạy nóng và có hydro. Bốn câu trả lời được áp dụng:

• Độ bền leo và nhiệt độ cao:Ở nhiệt độ 400 đến 900°C, vật liệu bị dão, do đó độ dày thành và lựa chọn hợp kim tuân theo ứng suất cho phép ở nhiệt độ trong suốt tuổi thọ thiết kế 20 năm chứ không phải dữ liệu độ bền kéo xung quanh. Các ống cải cách sử dụng hợp kim HK hoặc HP đúc ly tâm, và vỏ chuyển đổi sử dụng hợp kim thấp hoặc không gỉ đủ tiêu chuẩn cho vùng nóng. Mọi mối nối và vật đỡ ở nhiệt độ cao đều được thiết kế để tăng trưởng và giãn ra, bởi vì hiện tượng từ biến xảy ra chậm nhưng không thể tránh khỏi nếu cơ sở sai.
• Bảo vệ tấn công hydro:Trên khoảng 200°C và một vài MPa, hydro tấn công thép carbon, do đó các bề mặt ướt trong dịch vụ hydro sử dụng chrome-moly hoặc không gỉ hoặc lớp phủ đã được xác minh, được chọn từ đường cong Nelson cho nhiệt độ thực tế và áp suất riêng phần hydro lên đến 20 MPa. Bình được chỉ định bên dưới đường cong sẽ bị phồng rộp và nứt nẻ khi sử dụng, do đó, khả năng chống tấn công của hydro được thiết kế trong quá trình lựa chọn vật liệu chứ không được kiểm tra sau đó.
• Lớp lót chịu lửa và vỏ nóng:Bộ cải tiến và một số bộ chuyển đổi hoạt động với lớp vỏ được bảo vệ bằng lớp lót chịu lửa và được giữ ở dưới phạm vi từ biến, với độ dày lớp lót và thiết kế neo được thiết lập theo nhiệm vụ. Lớp lót phải tồn tại trong quá trình gia nhiệt nhiều lần và chịu tải trọng gắn vào ống, đồng thời sự hỏng hóc của nó khiến lớp vỏ phải chịu nhiệt độ khí hoàn toàn. Các khe co giãn hấp thụ sự phát triển giữa các bộ phận nóng và lạnh, đồng thời khả năng tiếp cận kiểm tra lớp lót được thiết kế ngay từ đầu.
• Cuộc sống và phân phối chất xúc tác:Các chất xúc tác chuyển đổi khí có tuổi thọ từ 2 đến 5 năm và bị vô hiệu hóa bởi than cốc, chất độc và quá trình thiêu kết, do đó lò phản ứng phân phối thức ăn đồng đều để tránh các điểm nóng và hỗ trợ lớp nền không bị di chuyển. Hình học dòng hướng tâm làm giảm độ sụt áp và kéo dài thời gian chạy, đồng thời thiết bị đầu vào được chỉ định cẩn thận giống như vỏ. Lò phản ứng và quá trình thay đổi chất xúc tác được thiết kế như một chiến dịch vì thời gian phát sóng được tính theo cả hai.

Ma trận so sánh lò phản ứng chuyển đổi khí công nghiệp

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

Hỏi: Sự khác biệt giữa lò phản ứng tổng hợp amoniac và metanol là gì?

Trả lời: Cả hai đều kết hợp hydro với nguồn carbon hoặc nitơ trên chất xúc tác, nhưng amoniac chạy ở nhiệt độ 400 đến 500°C và 15 đến 25 MPa với chất xúc tác sắt hoặc ruthenium và tỏa nhiệt mạnh, sử dụng bộ chuyển đổi dòng hướng tâm với khả năng làm mát giữa các lớp để giữ trạng thái cân bằng. Manol chạy mát hơn, từ 220 đến 300°C, ở mức 5 đến 10 MPa trên chất xúc tác đồng-kẽm dễ bị vô hiệu hóa do quá nhiệt, do đó, việc tăng nhiệt độ của lớp được kiểm soát chặt chẽ bằng cách làm mát liên tục. Amoniac cần áp suất cao hơn để đạt trạng thái cân bằng; metanol cần kiểm soát nhiệt độ thấp cẩn thận để bảo vệ chất xúc tác. Các vật liệu và chiến lược làm mát cũng khác nhau.

Hỏi: Tại sao quá trình cải cách khí metan cần có ống đặc biệt?

Trả lời: Các ống Reformer nằm ở nhiệt độ 800 đến 900°C với áp suất bên trong và bầu không khí phản ứng, cacbon hóa, vì vậy chúng phải chống lại hiện tượng rão, cacbon hóa và chu trình nhiệt trong thời gian sử dụng là 20 năm. Chúng được làm bằng hợp kim niken cao đúc ly tâm như loại HK hoặc HP, với độ dày thành được thiết lập bởi ứng suất cho phép ở nhiệt độ chứ không phải chỉ bằng áp suất. Vật liệu vỏ bình chịu áp tiêu chuẩn sẽ bị rão và hỏng sau nhiều tháng, đó là lý do tại sao lò cải cách là một lò nung gồm các ống đặc biệt chứ không phải một bình thông thường.

Hỏi: Làm thế nào để ngăn chặn sự tấn công của hydro trong các lò phản ứng chuyển đổi khí?

Trả lời: Hydro ở nhiệt độ 200°C trở lên vài MPa khuếch tán vào thép cacbon và tạo thành khí mê-tan bên trong kim loại, gây ra vết phồng rộp và vết nứt. Khả năng chống chịu đến từ kết cấu chrome-moly hoặc không gỉ và, khi cần, lớp phủ đã được xác minh, với cả hợp kim cơ bản và lớp phủ được chọn từ đường cong Nelson cho nhiệt độ vận hành và áp suất riêng phần hydro lên đến 20 MPa. Một bình được chỉ định bên dưới đường cong đó sẽ không hoạt động bất kể mức áp suất của nó, do đó khả năng chống tấn công của hydro là đầu vào thiết kế, được xác nhận bằng chứng chỉ vật liệu và kiểm tra lớp phủ.

Hỏi: Người mua nên xác minh điều gì khi tìm nguồn cung ứng lò phản ứng chuyển đổi khí?

A: Bốn kiểm tra. Cơ sở nhiệt độ: yêu cầu ứng suất cho phép ở nhiệt độ cao trong vòng đời 20 năm, không phải dữ liệu môi trường xung quanh, đối với mọi bộ phận nóng bao gồm cả ống cải cách. Dịch vụ hydro: xác nhận vật liệu nằm bên trong đường cong Nelson về nhiệt độ thực tế và áp suất riêng phần hydro, bằng cách kiểm tra lớp phủ nếu được sử dụng. Vật liệu chịu lửa: đối với lò phản ứng có lớp lót yêu cầu độ dày lớp lót, thiết kế neo và khả năng chịu nhiệt. Tài liệu: hồ sơ được giao phải bao gồm chứng chỉ vật liệu, trình độ quy trình hàn, thử nghiệm thủy tĩnh ở áp suất thiết kế gấp 1,3 lần, NDE của tất cả các đường nối, bản vẽ tải và phân phối chất xúc tác cùng với hồ sơ nhiệt độ đã nêu.