1、概述

合成氨装置二段炉采用自热式转化炉。转化气从炉底部进入，经炉内中心管上升，由气体分布器入炉顶部空间，然后与从空气分布器出来的空气混合进行燃烧反应。本炉与其他炉型不同的是，转化气与工艺空气不是在混合器内混合再分布，而是两种气体分布后在炉顶部相混合的。

2、 现象特征

本炉催化剂型号为Z205／CN20，西南院生产，1994年10月份装填使用。1996年1月开始，我们发现二段炉出口工艺气中的甲烷含量明显升高，据考察一段炉系统的水碳比、出口温度和甲烷及二段炉的空气量和出口温度均正常，而高变、低变、甲烷化及合成回路的甲烷均有一定的升高，这证明二段炉出口甲烷升高属实。

3、二段甲烷升高原因分析

由于在短时间内二段出口甲烷突变性的升高，我们就利用平衡温距这一手段对催化剂进行了考察。经过大量的数据计算发现，甲烷升高前二段炉催化剂的平衡温距基本维持在5～25℃，而升高后的平衡温距达到了40—75℃。根据经验，催化剂活性下降应是逐渐的，不可能发生突变。并且从平衡温距的计算结果可以看出，随着二段炉出口温度的逐渐升高，其平衡温距渐大。从理论来讲，一定时期催化剂的平衡温距应该是一个相对稳定的数值。当空气分布器偏流时，会造成转化气与工艺空气混合不均。由于加入的空气是过量的，部分气流因空气过量太多，造成温度增加较大，另一部分气流则因空气不足使温度降低。而二段炉出口甲烷含量与其反应温度不是一个线性关系，它随着反应温度的上升变化，残余甲烷的变化量逐渐减少。这样，当空气分布器偏流时，造成反应温度上升部分多，反应的甲烷量远小于空气不足部分，而反应温度降低得少，使二段炉出口甲烷的总体含量增加，平衡温距也必定上升。另外，空气分布器到耐火保护层的空间有限，气流速度又快，一旦发生偏流，与转化气再混合的可能性不大。这样，工艺空气过量越多，二段炉内反应热越多，对平衡温距的影响也就越大。总体表现为，随二段炉出口温度的升高，其平衡温距渐大。

4、空气分布箱偏流原因探讨

频繁的开停车是造成空气分布器偏流的根本原因。每一次开停车和02K001发生喘振时，二段炉空气分布器的温度都会迅速发生突变,从800℃突升至 1250℃或从正常运转温度急降至800℃左右。另外，在此过程中，分布器还将受到气流的冲击，这种温度应力和气流冲击力对空气分布器是一个严峻的考验。

5、 偏流后应采取的措施

偏流后不可避免地已经造成部分催化剂超温，在这种情况下，防止二段炉超温是减少这种损害的关键。