变换炉反应器的设计

王跃峰

华陆工程科技有限责任公司 西安 710065

1 设计参数

该反应器是一台轴径向变换炉，内件主要包括入口分布器、内筒、中心管及支撑件等，属于某公司专利技术，设备主要作用是使物料中的一氧化碳在高温高压工况下，通过催化剂作用下与水反应，产生氢气和二氧化碳，该反应为可逆放热反应，该设备主要设计参数见表1。

变换炉反应器主要形式和接管见图1。

图1 变换炉反应器简图

上封头设置公称尺寸DN1000接管N1为进料口；下封头设置公称尺寸DN700接管N2为出料口，下封头设置H1为卸料手孔，公称尺寸DN250；设备筒体上设置公称尺寸DN80接管T1～T3温度计口管口，公称压力均为CL900。反应器采用裙座支撑，高度5350 mm。

表1 主要设计参数

2 材料选择

材料选择首先要考虑变换炉反应器中的介质以及设计温度，其工作介质中含有氢气，氢气分压为2.04 MPa,符合HG/T20581-2011中氢腐蚀环境的条件[1]，设备处于氢腐蚀环境下工作时，应根据纳尔逊曲线来选择材料，并根据HG/T20581-2011中7.8.3条款的规定，留有20℃的温度安全裕度，查图后确定在设备设计参数下，普通碳钢不满足使用要求，应采用CrMo钢。(普通碳素钢在临氢状态操作条件下，氢气会进入材料中，与钢材中的碳发生化学反应，生成甲烷，导致钢材破裂，而铬钼钢中Cr、Mo等合金元素与碳发生化学反应形成强碳化物，热稳定性好)

同时，设备介质中含有二氧化碳、硫化氢和水，虽然不符合发生湿硫化氢腐蚀的条件，但在设备开停工阶段或者工况异常时温度会下降，有可能形成碳酸，造成腐蚀。……