轉(zhuǎn)化爐的轉(zhuǎn)化管系

1.轉(zhuǎn)化管系流程
    中壓蒸汽與原料氣混合后進(jìn)對(duì)流室的原料預(yù)熱段預(yù)熱，然后出對(duì)流室，經(jīng)過轉(zhuǎn)油線至輻射室頂部的上集合管，從上集合管分配進(jìn)入各上豬尾管，再經(jīng)過上豬尾管進(jìn)入裝有催化劑的轉(zhuǎn)化管進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，轉(zhuǎn)化反應(yīng)完畢的轉(zhuǎn)化氣從轉(zhuǎn)化管底部經(jīng)下豬尾管導(dǎo)出，下豬尾管與下集合管相連，在下集合管內(nèi)匯集的轉(zhuǎn)化氣被送至與下集合管直接相連的工藝氣廢熱鍋爐發(fā)生蒸汽并降溫。
某些出口操作溫度較高的轉(zhuǎn)化爐沒有下豬尾管，轉(zhuǎn)化管直接與下集合管連接。
2.轉(zhuǎn)化管系零件
2.1上集合管
    上集合管是進(jìn)氣總管，主要用來將進(jìn)料分配至各支管，根據(jù)原料預(yù)熱溫度的不同，上集合管可以采用鉻鉬鋼、304、321等材質(zhì)。
2.2上豬尾管
    上豬尾管是進(jìn)氣支管，除了用來分配進(jìn)料外，主要作用是吸收轉(zhuǎn)化管和上集合管以及轉(zhuǎn)油線的膨脹，所以要求材料的塑性要好，主要采用奧氏體不銹鋼304、321等材質(zhì)。其管徑主要有φ25、φ32等規(guī)格。
2.3轉(zhuǎn)化管
    該管直接置于爐膛內(nèi)加熱，由于要求良好的耐高溫及抗高溫蠕變性能，所以采用離心澆鑄耐熱合金管，早期的材質(zhì)主要為HK40，后來又發(fā)展為HP40，這些年又出現(xiàn)了一系列新的改進(jìn)型鋼種。
2.4下豬尾管
    主要用來吸收下集合管的膨脹，采用的材質(zhì)主要為Alloy 800H。
2.5下集合管
    根據(jù)裝置規(guī)模的不同，下集合管有熱壁和冷壁兩種形式。熱壁下集合管的材質(zhì)主要為Alloy 800H，冷壁下集合管的內(nèi)壁為耐高溫的襯里材料，外壁由于溫度較低，可以采用普通碳鋼或低合金鋼。
3.轉(zhuǎn)化管系的膨脹與補(bǔ)償
    由于裝置的大型化，制氫轉(zhuǎn)化爐管路系統(tǒng)的熱膨脹問題越來越突出。大量的熱膨脹問題要通過尾管和彈簧支吊架等熱膨脹吸收元件和預(yù)留有足夠的熱膨脹空間來解決。
3.1下集合管的膨脹
    下集合管的膨脹分為分集合管的縱向膨脹和總集合管的水平膨脹。對(duì)于每排爐管分集合管較短的情況，分集合管和總集合管均可采用熱壁管，分集合管的縱向膨脹和總集合管的水平膨脹所形成的轉(zhuǎn)化管和集合管之間的相對(duì)位移可由下尾管吸收。轉(zhuǎn)化管直接與下集合管相連時(shí)，下集合管的膨脹量可以通過安裝前對(duì)轉(zhuǎn)化管進(jìn)行一定的冷拉量來吸收。對(duì)于每排爐管根數(shù)較多，分集合管較長的情況，可以通過以下途徑解決管路系統(tǒng)的膨脹問題：
1)采用冷壁的總集合管，分集合管的出口設(shè)在中部并通過總集合管引出。這樣熱壁分集合管的膨脹量比從端部引出減少至原來的二分之一。
2)采用復(fù)合式分集合管，既將整根熱壁集合管分成若干根口徑較小的小熱壁集合管，進(jìn)一步減少熱壁管的膨脹，并節(jié)約高合金熱壁管的投資。
3)采用帶尾管的全冷壁集合管。
4)采用不帶尾管的全冷壁集合管。
    從經(jīng)濟(jì)性來看，以上以上方案的優(yōu)劣次序?yàn)椋翰粠补艿娜浔诩瞎埽瑤补艿娜浔诩瞎埽瑥?fù)合式分集合管，冷壁總集合管熱壁分集合管，全熱壁集合管。
    不帶尾管的全冷壁集合管主要用于轉(zhuǎn)化氣出口溫度大于880℃的情況。因?yàn)樵谠摴r下，Cr20Ni32材質(zhì)的尾管的熱態(tài)許用應(yīng)力為9MPa以下。為滿足二次應(yīng)力的強(qiáng)度要求，在880℃以上的高溫下要求較長的尾管，為滿足一次應(yīng)力的強(qiáng)度要求，長的尾管和低的許用應(yīng)力導(dǎo)致繁雜的甚至是無法實(shí)現(xiàn)的支撐結(jié)構(gòu)。但不帶尾管的全冷壁集合管催化劑的裝卸都得通過轉(zhuǎn)化管頂端法蘭完成，當(dāng)催化劑積碳時(shí)，從頂端真空吸出催化劑是有困難的。當(dāng)某根轉(zhuǎn)化管發(fā)生泄露時(shí)，也無法通過同時(shí)卡死上下尾管的方式將泄露轉(zhuǎn)化管切除。
3.2 轉(zhuǎn)化管和轉(zhuǎn)油線的膨脹
    為減少轉(zhuǎn)化管底部和下集合管的位移差，減少高合金下尾管的長度，節(jié)約投資，轉(zhuǎn)化管一般采用底部支撐，向上膨脹的方式。同樣為減少轉(zhuǎn)化管頂部和上集合管的位移差，減少上尾管的長度，轉(zhuǎn)油線也采用底部支撐，向上膨脹的方式。與轉(zhuǎn)油線相連的上集合管則由彈簧吊架懸掛，并隨上升的膨脹向上移動(dòng)。轉(zhuǎn)化管盡管采用底部支撐，但為減小轉(zhuǎn)化管底部的軸向壓應(yīng)力，防止轉(zhuǎn)化管彎曲，在轉(zhuǎn)化管頂部增設(shè)彈簧吊架。
3.3上集合管的膨脹
    上集合管除隨轉(zhuǎn)油線向上移動(dòng)以外，還沿軸向膨脹。轉(zhuǎn)化管向上膨脹、上集合管隨轉(zhuǎn)油線向上移動(dòng)以及沿軸向膨脹所形成的轉(zhuǎn)化管與上集合管的位移差由上尾管補(bǔ)償。