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变换炉操作安全性分析
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摘要变换工艺的简要描述，通过分析变换工艺的工艺特点和压力容器计算，说明变换炉的操作安全性及其操作建议。
关键词变化工艺变化炉设计计算安全性操作建议
1、变换工艺的简要描述
变换反应映方程式：
反应特点：可逆、放热、反应前后体积不变、反应速度慢，必须依赖催化剂才能实现工业化生产。降温、加压、提高水碳比利于变换反应的进行，在工业化生产中，这些参数的选择除了考虑设备等固定资产投资的经济性以及催化剂特性外，还要考虑操作成本、设备腐蚀等因素。湖北化肥分公司煤代油改造工程变换工艺流程如下：
?
流程中主要设备20台，其中反应设备3台，换热设备8台，混合分离类设备9台，分四个阶段集中在3台变换炉中完成变换反应，变换炉设备特性以及变换各主要阶段工艺气成分数据分别见表一和表二，本文结合工艺数据，通过压力容器常规计算说明变换炉在操作中的安全注意事项并提出操作建议。
表一设备特性表（压力单位Mpa）
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名称
规格尺寸
材质
设计
压力
设计
温度℃
工作
介质
1
第一变换炉
φ3800×3200×（68+4）
14Cr1MoR+304L
3.9
475
变换气
2
第二变换炉
φ4000×3700×（76+4）
15CrMoR+304L
3.9
400
变换气
3
第三变换炉
φ4000×12150×64
15CrMoR
3.9
290/255
变换气
表二工艺气体成分表（温度：℃，压力：Mpa）????????????????????????
????气体状态和组成
关键点
气体状态
工艺气体成分组成（%）
温度
压力
H2
CO
CO2
H2O
H2S
原料气分离器入口
160
3.8
23.2
51.9
3.2
15.9
0.4
一变
入口
261
~3.68
13.2
29.6
1.8
52.0
?
出口
452.6
3.755
32.4
10.4
21.0
32.8
?
二变
入口
280
3.6
28.1
9.0
18.2
41.7
?
出口
338.7
3.564
33.8
3.3
24.0
36.0
?
三变
一段入口
255
3.55
32.3
3.1
22.9
38.9
?
一段出口
281.5
3.517
34.8
0.6
25.4
36.4
?
二段入口
230
3.507
34.8
0.6
25.4
36.4
?
二段出口
234
3.469
35.2
0.2
25.8
36.0
?
4#变换气分离器出口
40
3.421
54.9
0.4
40.1
0.3
0.3
?
2、变换炉筒体强度核算
通过对该单元主要设备变换炉的强度核算，说明设备的安全性以及在生产操作过程中必须注意的几个问题。
计算依据GB150-1998第5.2条的规定：
设计温度下筒体计算厚度???????????????????????????（5-1）
设计温度下筒体计算应力??????????????????????（5-2）
设计温度下筒体最大允许工作压力???????????????（5-4）
Pc??????????????????????????????????????????????????设计压力
Di???????????????????????????????????????????????????圆筒内直径
[σ]t???????????????????????????????????????????????????许用应力
δe???????????????????????????????????????????????????有效厚度
φ????????????????????????????????????????????????????焊缝系数
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计算数据如下
?
操作温度
操作压力
计算温度
Pc
Di
[σ]t
δe
φ
σt
δ
PW
第一变换炉
450
3.68
475
3.9
3800
116
68
1
110.92
65
4.08
500
3.9
3800
88
68
1
110.92
86
3.09
525
3.9
3800
58
68
1
110.92
132
2.04
550
3.9
3800
37
68
1
110.92
211
1.30
第二变换炉
350~400
3.55
400
3.9
4000
110
76
1
104.58
72
4.10
425
3.9
4000
107
76
1
104.58
74
3.99
450
3.9
4000
104
76
1
104.58
76
3.88
475
3.9
4000
103
76
1
10
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