轉化爐的轉化管系

1.轉化管系流程
    中壓蒸汽與原料氣混合后進對流室的原料預熱段預熱，然后出對流室，經過轉油線至輻射室頂部的上集合管，從上集合管分配進入各上豬尾管，再經過上豬尾管進入裝有催化劑的轉化管進行轉化反應，轉化反應完畢的轉化氣從轉化管底部經下豬尾管導出，下豬尾管與下集合管相連，在下集合管內匯集的轉化氣被送至與下集合管直接相連的工藝氣廢熱鍋爐發生蒸汽并降溫。
某些出口操作溫度較高的轉化爐沒有下豬尾管，轉化管直接與下集合管連接。
2.轉化管系零件
2.1上集合管
    上集合管是進氣總管，主要用來將進料分配至各支管，根據原料預熱溫度的不同，上集合管可以采用鉻鉬鋼、304、321等材質。
2.2上豬尾管
    上豬尾管是進氣支管，除了用來分配進料外，主要作用是吸收轉化管和上集合管以及轉油線的膨脹，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。其管徑主要有φ25、φ32等規格。
2.3轉化管
    該管直接置于爐膛內加熱，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，早期的材質主要為HK40，后來又發展為HP40，這些年又出現了一系列新的改進型鋼種。
2.4下豬尾管
    主要用來吸收下集合管的膨脹，采用的材質主要為Alloy 800H。
2.5下集合管
    根據裝置規模的不同，下集合管有熱壁和冷壁兩種形式。熱壁下集合管的材質主要為Alloy 800H，冷壁下集合管的內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.轉化管系的膨脹與補償
    由于裝置的大型化，制氫轉化爐管路系統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化管和集合管之間的相對位移可由下尾管吸收。轉化管直接與下集合管相連時，下集合管的膨脹量可以通過安裝前對轉化管進行一定的冷拉量來吸收。對于每排爐管根數較多，分集合管較長的情況，可以通過以下途徑解決管路系統的膨脹問題：
1)采用冷壁的總集合管，分集合管的出口設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，進一步減少熱壁管的膨脹，并節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。
    從經濟性來看，以上以上方案的優劣次序為：不帶尾管的全冷壁集合管，帶尾管的全冷壁集合管，復合式分集合管，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化氣出口溫度大于880℃的情況。因為在該工況下，Cr20Ni32材質的尾管的熱態許用應力為9MPa以下。為滿足二次應力的強度要求，在880℃以上的高溫下要求較長的尾管，為滿足一次應力的強度要求，長的尾管和低的許用應力導致繁雜的甚至是無法實現的支撐結構。但不帶尾管的全冷壁集合管催化劑的裝卸都得通過轉化管頂端法蘭完成，當催化劑積碳時，從頂端真空吸出催化劑是有困難的。當某根轉化管發生泄露時，也無法通過同時卡死上下尾管的方式將泄露轉化管切除。
3.2 轉化管和轉油線的膨脹
    為減少轉化管底部和下集合管的位移差，減少高合金下尾管的長度，節約投資，轉化管一般采用底部支撐，向上膨脹的方式。同樣為減少轉化管頂部和上集合管的位移差，減少上尾管的長度，轉油線也采用底部支撐，向上膨脹的方式。與轉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。轉化管盡管采用底部支撐，但為減小轉化管底部的軸向壓應力，防止轉化管彎曲，在轉化管頂部增設彈簧吊架。
3.3上集合管的膨脹
    上集合管除隨轉油線向上移動以外，還沿軸向膨脹。轉化管向上膨脹、上集合管隨轉油線向上移動以及沿軸向膨脹所形成的轉化管與上集合管的位移差由上尾管補償。