[发明专利]更换烃重整装置的催化剂管的方法

说明书

本发明涉及一种维护用于催化重整烃反应混合物的炉子的方法，该炉 子配备有填充了催化剂的管子，并且其中一部分管子带有热电偶，该方法 包括监控管子温度。

烃是生产合成气的主要来源之一。合成气的生产在于将烃C_nH_m转化 为至少氢气(H₂)、一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO₂)的混合物。然后所生产的 气体用于进行许多化学反应。因此，可以将氢气尤其是用于进行氢化反应， 或者在加入氮气N₂后用于生产氨；CO、CO₂和H₂的混合物可导致合成甲 醇，CO和H₂的混合物是羰基合成等的基础。

完成该转化的最常用方法之一是蒸汽催化重整轻质烃，尤其是天然气。 在该方法中，主要包含甲烷的轻质烃的混合物与蒸汽在催化剂存在下反应 以生产碳的氧化物和氢气。在重整过程中进行的多个反应中的主要反应是： 吸热重整反应即以及放热CO转化反应即 重整是总体吸热的并且通常在1000℃左右的温度下 进行。应该注意到烃通常被提前汽提掉其中所包含的对常用催化剂有毒的 硫化合物。

蒸汽催化重整轻质烃的方法之一是在包括燃烧器和管子的燃烧室中进 行。该管子填充有催化剂并且能使烃和蒸汽的混合物通过。燃烧器被设置 成将它们燃烧产生的热通过管壁传递给烃和蒸汽的混合物。

实践中通过蒸汽进行的烃的催化重整反应在加压下在通过辐射和对流 外部加热的管子中所含催化剂上进行。催化剂管子垂直放置，烃和蒸汽的 反应混合物的循环从顶部到底部进行。

重整炉包括辐射区、其中放置有催化剂管子的燃烧室以及对流区，通 过该对流区排出燃烧室中产生的烟道气和燃烧气体。通过对流区排出的燃 烧气体用于预热输入的烃和蒸汽的反应混合物以及任选其它反应流体。对 流区通常安装在燃烧室的顶部或者与炉子侧面垂直安置，或者水平放置。 根据燃烧器在炉子中的位置(对于顶部加热炉子在顶部，或者对于侧面加热 炉子在侧面)，管子的垂直温度曲线不同。在顶部加热炉子的情况下在位于 管子上端三分之一处的管子周围的点处以及在侧面加热炉子的情况下在位 于管子下端三分之一处的管子周围的点处达到最大温度。

所用催化剂管子通常是离心浇铸合金钢管子类型。该管子必须经受该 方法中使用的高压和高温，同时确保热良好传递至在其内部循环的反应混 合物。除了必须具有适合非常高温度的强度，还必须用同样在这些温度下 具有非常好的蠕变阻力的材料制造这些管子。

催化剂管子经受加热/冷却循环和非常高的温度；必须尽可能准确并且 可靠地监测其老化和完整性。特别地，它们在最大操作温度DTT(设计管 子温度)下计算出有限使用寿命(通常100000小时)。超过该最大限定值导致 管子的使用寿命显著降低。例如在高于设计的管子操作温度20℃的温度下 恒定操作使管子的使用寿命减半，使其从大约10年变为大约5年。这个问 题在启动阶段或改变反应混合物组成的阶段具有极特别的重要性。因此必 须监测管子经受的温度，而且这些温度历史的知识对于烃催化重整方法也 非常重要。

当前，不连续地尤其是通过高温计测量进行对管子温度的测量。也可 以通过使用尤其是热电偶进行测量。不管它们是高温计还是通过热电偶， 这些测量在空间和时间上都是分离的；它们不可能知道每根催化剂管子在 其生命周期内和其整个长度内经受的所有温度差异。

另外，通过炉壁中的观测孔进行高温计测量。当进行测量时，操作者 打开观测孔并且将高温计(或者另一种测量仪器)水平指向必须测量壁温的 管子；然而该操作倾向于降低与观测孔水平的炉子内部的温度。

在热电偶测量的情况下，应该注意到热电偶是催化剂管的组成部分， 因此温度测量不需要像高温计测量那些要求操作者介入。这避免了操作者 打开观测孔引起的温度扰动，在这样的测量中这是操作者导致的风险。然 而，这通常不能在以为是最大温度处的管子位置放置热电偶，因为热电偶 在该位置存在会产生热点。

不存在关于管子的实际温度和所经受变化的可靠且准确数据产生的主 要风险之一是导致操作期间一根和多根催化剂管过早破裂并且导致工厂停 工(这在预定维护日程之外)的早期老化风险。