1.水碳比
水碳比是指反应进口气体中水蒸汽分子数与烃类原料中碳原子数的比,常以S/C表示,它表征了转化操作所耗蒸汽的量。工业上采用的水碳比要比按化学平衡计算值大。在一定条件下,水碳比越高,甲烷平衡含量越低。但水碳比越高,过剩蒸汽量则越大,辐射室热负荷也越大,增大了装置无用的燃料消耗。
水碳比和原料种类、催化剂类型、下游路线的选择以及经济因素有关,天然气原料的水碳比较低,石脑油原料的水碳比较高。目前制氢装置的水碳比大概在2.5至3.5之间。
2.压力
烃类蒸汽转化是体积增大的可逆反应,所以压力增加,逆反应随着增加。但为了减少压缩功、强化后续设备的生产以及为使结构紧凑等等,目前的蒸汽转化仍然是加压蒸汽转化。
转化炉操作压力和下游设备的要求(如变压吸附等)、原料供应压力、转化管设计温度、转化管材料有关,目前制氢装置的操作压力大概在3.0MPa左右。
3.出口温度
烃类蒸汽转化是吸热反应,温度增加,反应向正方向移动,残余甲烷平衡含量下降。
转化管出口温度与操作压力、转化管设计温度、转化管材料以及经济因素有关,制氢装置的转化出口温度在780℃至900℃之间。
4.原料预热温度
原料预热温度即是入转化管的温度,提高原料预热温度可降低辐射室热负荷,减少燃料消耗,但原料预热温度和原料类型、管路材料、以及经济因素有关,采用天然气为原料时可以采用较高的预热温度,采用石脑油为原料时,由于原料会裂解,所以不宜采用太高的预热温度。原料预热温度大约在450℃至650℃之间。
5.空气预热温度
空气预热温度和外输蒸汽的量有关,由于转化炉发生的蒸汽量供自己使用仍然过剩,为了少发生蒸汽和少外输蒸汽,烟气的剩余热量则由空气来回收,这样空气的预热温度就会提高,但空气预热温度受NOx生成量以及经济因素的限制。目前空气预热温度在200℃至500℃之间。