變換爐軸徑向變換爐

軸徑向變換爐內(nèi)部設有進口分布器和出口分布器，分布器為殼側(cè)布滿小孔的鋼制圓筒體，催化劑填充在進口分布器和出口分布器筒體之間。軸徑向變換爐的主要特點如下。

(1)氣體軸徑向通過催化床層，催化劑利用率高，床層壓降小。在軸徑向催化床中，氣體通過催化劑的徑向面積大大增加，90%的氣體徑向穿過床層，這樣床層中的催化劑得到充分利用；10%的氣體沿軸向向下通過床層，與傳統(tǒng)的軸向床層相比，壓降小得多。

(2)使中變催化劑免受轉(zhuǎn)化氣隨二段爐熱回收時夾帶來的水滴浸蝕。

(3)可采用粒度更小，活性更高的催化劑。

(4)適合于裝填不同體積的催化劑。

軸徑向變換爐最先由Casale公司設計，我國山東齊魯石化研究院已成功將軸徑向變換爐實現(xiàn)國產(chǎn)化。軸徑向變換爐也適合于改造現(xiàn)有的中變爐和低變爐，并適合采用中變串低變工藝，應用于以天然氣或石腦油為原料的合成氨裝置中。

變換爐一段結構

與多段中變爐相比，一段中變爐的結構簡單。爐內(nèi)沒有分段隔板，僅有支承催化劑層的箅子板和鋼絲網(wǎng)。鋼絲網(wǎng)上鋪了一層氧化鋁球,用來支承催化劑，避免漏出。為減少氣流和壓力波動所造成的沖擊以及保證氣體均勻分布，在催化床層頂部再鋪上一層氧化鋁球。通常裝填一層或二層催化劑。

變換爐中變工藝流程

一段中變爐適用于以天然氣或石腦油為原料的合成氨裝置。以天然氣或石腦油蒸汽轉(zhuǎn)化法制取的原料氣中一氧化碳含量為13%～ 15%，經(jīng)中溫變換后一氧化碳含量降至3%時，絕熱反應溫升約為60℃左右，只需配置一段中變催化劑。變換工藝采用中變串低變的工藝流程，中變氣的熱能多用來預熱鍋爐給水或直接產(chǎn)生蒸汽，部分用來預熱甲烷化爐入口工藝氣。低變氣熱能作為脫碳溶液再生熱源。

變換爐結構

多段中變爐通常指兩段或三段絕熱反應段，兩段式中變爐殼體是用鋼板制成的圓筒，內(nèi)部以鋼板隔成上、下兩段。上段裝兩層催化劑，下段裝一層催化劑。催化劑靠支架支承，支架上鋪箅子板、鋼絲網(wǎng)及耐火球，然后裝填催化劑，上部再裝一層耐火球。在催化床層內(nèi)設有熱電偶。爐體內(nèi)壁砌有耐熱混凝土襯里,以降低爐壁溫度和減少熱損失。爐體上配置有人孔與卸催化劑口。

變換爐工藝

多段中變爐適用于以煤或重油為原料的合成氨生產(chǎn)裝置。以煤為原料制取的半水煤氣中含一氧化碳25%～ 34%，重油氣化制得的水煤氣中含一氧化碳44%～ 49%，經(jīng)中溫變換使一氧化碳降至3%，絕熱反應溫升達170～ 240℃ 。為了有利于反應平衡并降低蒸汽消耗，變換反應的催化床層應盡可能在較低的出口溫度下操作。因此，通常使用二至三段絕熱催化劑層，并采用中間換熱式、噴水冷激式和蒸汽過熱式進行降溫。中間換

熱式是采取預熱入口半水煤氣的方法，降低變換氣的溫度。噴水冷激式是向反應氣內(nèi)噴入冷激水，既降低反應氣溫度，又增加水蒸氣含量，有利于變換反應進行，冷激水通常為變換系統(tǒng)的冷凝液。蒸汽過熱式是利用導入的飽和蒸汽來冷卻反應氣體，并使蒸汽過熱。以上三種降溫方式可以混合使用。

多段中變流程一般包括： (1)多段變換爐及其段間冷卻設備； (2)回收變換爐出口變換氣的顯熱以預熱入口半水煤氣的熱交換器；(3)回收過量反應蒸汽潛熱的熱水飽和塔及其附屬的水加熱器； (4)加熱脫碳溶液的再沸器。

在合成氨生產(chǎn)中，一氧化碳有高溫變換、中溫變換和低溫變換之分，對于低溫變換，由于在這一過程中一氧化碳轉(zhuǎn)化量少，催化床層溫升小，僅需一段絕熱催化劑反應即能滿足工藝生產(chǎn)要求，因而低溫變換爐的結構型式單一，而對于高溫、中溫變換，由于一氧化碳轉(zhuǎn)化量多，催化床層溫升大，相應的中文工藝有所不同，一般來說，工業(yè)生產(chǎn)中采用的中變爐結構型式隨合成按生產(chǎn)原料的不同而有差異，近十幾年，在傳統(tǒng)的固定床反應器基礎上，又出現(xiàn)了軸徑變換爐和列管式等溫變換爐等新的結構型式。

列管式等溫變換爐由ICI公司設計，并應用于LCA合成氨新工藝中。列管式等溫變換爐為一列管式換熱催化反應設備，結構型式與列管式換熱器相仿。它是將中低變合并在一個管殼式反應器內(nèi)，管內(nèi)裝ICI新型催化劑，管間為鍋爐給水或工藝冷凝液和汽化的蒸汽，能有效控制爐溫，操作溫度250～ 265℃，設備可用鍋爐鋼板制造，管殼間溫差不大。

圖1所示為應用列管式等溫變換爐的工藝流程。由天然氣二段轉(zhuǎn)化后溫度降至230～ 250℃的轉(zhuǎn)化氣進入列管式等溫變換爐，出口變換氣CO含量為0.4%～ 0.5%，經(jīng)變換爐鍋爐給水加熱器和脫碳溶液再沸器后去脫碳裝置。CO變換反應熱由列管式等溫變換爐殼側(cè)的熱水移走，使熱水加熱和汽化產(chǎn)生蒸汽，供飽和原料天然氣，以滿足蒸汽轉(zhuǎn)化用大部分工藝蒸汽。

離散余弦變換(DCT for Discrete Cosine Transform)是與傅里葉變換相關的一種變換，它類似于離散傅里葉變換(DFT for Discrete Fourier Transform),但是只使用實數(shù)。離散余弦變換相當于一個長度大概是它兩倍的離散傅里葉變換，這個離散傅里葉變換是對一個實偶函數(shù)進行的（因為一個實偶函數(shù)的傅里葉變換仍然是一個實偶函數(shù)），在有些變形里面需要將輸入或者輸出的位置移動半個單位(DCT有8種標準類型，其中4種是常見的)。

最常用的一種離散余弦變換的類型是下面給出的第二種類型，通常我們所說的離散余弦變換指的就是這種。它的逆，也就是下面給出的第三種類型，通常相應的被稱為"反離散余弦變換"，"逆離散余弦變換"或者"IDCT"。

有兩個相關的變換，一個是離散正弦變換(DST for Discrete Sine Transform),它相當于一個長度大概是它兩倍的實奇函數(shù)的離散傅里葉變換；另一個是改進的離散余弦變換(MDCT for Modified Discrete Cosine Transform),它相當于對交疊的數(shù)據(jù)進行離散余弦變換。

離散余弦變換，尤其是它的第二種類型，經(jīng)常被信號處理和圖像處理使用，用于對信號和圖像(包括靜止圖像和運動圖像)進行有損數(shù)據(jù)壓縮。這是由于離散余弦變換具有很強的"能量集中"特性:大多數(shù)的自然信號(包括聲音和圖像)的能量都集中在離散余弦變換后的低頻部分，而且當信號具有接近馬爾科夫過程(Markov processes)的統(tǒng)計特性時，離散余弦變換的去相關性接近于K-L變換(Karhunen-Loève 變換--它具有最優(yōu)的去相關性)的性能。

例如，在靜止圖像編碼標準JPEG中，在運動圖像編碼標準MJPEG和MPEG的各個標準中都使用了離散余弦變換。在這些標準制中都使用了二維的第二種類型離散余弦變換，并將結果進行量化之后進行熵編碼。這時對應第二種類型離散余弦變換中的n通常是8，并用該公式對每個8x8塊的每行進行變換，然后每列進行變換。得到的是一個8x8的變換系數(shù)矩陣。其中(0,0)位置的元素就是直流分量，矩陣中的其他元素根據(jù)其位置表示不同頻率的交流分量。

一個類似的變換, 改進的離散余弦變換被用在高級音頻編碼(AAC for Advanced Audio Coding)，Vorbis 和 MP3 音頻壓縮當中。

離散余弦變換也經(jīng)常被用來使用譜方法來解偏微分方程，這時候離散余弦變換的不同的變量對應著數(shù)組兩端不同的奇/偶邊界條件。

離散余弦變換被廣泛的應用，像是資料壓縮、特征萃取、影像重建等等。多維度離散余弦變換為：

其中一個常用的多維度變換就是傅立葉變換，是將一個訊號的表示式從時域/空域轉(zhuǎn)換到頻域。 離散域的多維度傅立葉變換可表示成下列式子：

快速傅立葉變換(FFT)是一種用來計算離散傅立葉變換(DFT)和其逆變換的快速算法，快速傅立葉變換所得到的結果跟按照定義去算離散傅立葉變換的結果是一樣的，但唯一的差別是快速傅立葉變換的速度快很多。（在舍入誤差的存在下，很多快速傅立葉變換還比直接照定義算還更精準。）有很多種快速傅立葉變換，他們包含很廣泛的數(shù)學運算，從簡單的復數(shù)運算到數(shù)論和群論，詳情可以看快速傅立葉變換。

多維度的離散傅立葉變換是離散域傅立葉變換的簡單版本，其方法是在均勻間隔下的樣本頻率去估計其值 .

逆多維DFT方程是: