以烃类和蒸汽作为原料,用蒸汽转化工艺生产合成氨的氢气和原料气,不仅在合成氨装置中具有具足轻重的地位,同时在炼油、石油化工和煤化工等工业部门具有无可取代的地位。合成氨厂的一段转化炉、炼油厂的制氢转化炉以及甲醇厂的制氢转化炉等都属于烃类蒸汽转化炉。他们的工作原理、工艺流程、操作参数和结构形式等都基本一致。轻烃蒸汽转化炉是制氢、合成氨和甲醇装置的核心设备。本文利用了计算流体力学的方法,并以某大化肥45/80合成氨项目装置中的一段转化炉为设计对象,建立了一段转化炉的数学模型,对转化炉内的流场、温度场及传热过程进行了计算、模拟及优化。主要应用如下：(1)辐射段炉膛采用CFD模拟为设计手段,建立了1/2一段转化炉的辐射段炉膛数学模型,对炉膛中的流动场进行了考察,并分析了炉膛结构对燃料燃烧的火焰形状以及开孔方式以及数量对炉膛内流动场的影响,并对其做出了优化与改进。计算表明,辐射段的燃烧器的设计位置合理,燃烧情况良好。炉内烟气从炉膛进入下烟道的小孔分布方式设计较合理,烟气流动无明显的偏流现象。(2)对流段采用CFD模拟为设计手段,建立了1/2一段转化炉对流段模型,对其流动、传热进行了考察,分析了过热烧嘴的燃料燃烧情况、烟气再分布器分布方式以及对流段的拐角处的挡墙分布方式对第一组对流段盘管的影响。计算表明过热烧嘴在对流段顶部的设计位置合理,过热烧嘴处燃料燃烧后的流动对炉顶无冲蚀。设计烟气再分布器、对流段炉底挡墙等,使得对流段的烟气流动及速度分布均匀,有利于对流段的烟气与对流段盘管内介质的换热。(3)建立了燃烧空气管线的计算模型,对其流动场进行了考察,分析了管线的设计方式对空气分配的影响。计算表明,燃烧空气管线的设计能够使得空气分配均匀,控制进入各个烧嘴的误差在合理的范围内。