【正文】 MnMo 4 醇化塔前換熱器內(nèi)件 φ 1200 1 0Cr18Ni9 專有設(shè)備 5 醇化水冷器 Q345R、 20 蒸發(fā)式 6 甲醇分離器外殼 φ 1200 1 Q345R、 20MnMo 7 甲醇分離器內(nèi)件 φ 1200 1 Q23 0Cr18Ni9 專 有設(shè)備 8 甲醇洗滌塔 φ 1200 1 Q345R、 20MnMo、Q23 0Cr18Ni9 9 循環(huán)氣油分離器外殼 φ 1000 1 Q345R、 20MnMo 10 循環(huán)氣油分離器內(nèi)件 φ 1000 1 Q23 0Cr18Ni9 專有設(shè)備 11 新鮮氣油分離器外殼 φ 1000 1 Q345R、 20MnMo 12 新鮮氣油分離器內(nèi)件 φ 1000 1 Q23 0Cr18Ni9 專有設(shè)備 13 洗滌水罐 φ 1000 1 Q235 14 洗滌水泵 2m3/h, 出口壓力22MPa 2 15 循環(huán)壓縮機(jī) 8m3/min 2 二、烷化系統(tǒng) 1 烷化塔外殼 φ 1600 1 Q345R、 20MnMo、1Cr5Mo 2 烷化塔內(nèi)件 φ 1600 1 0Cr18Ni9 專利設(shè)備 3 蒸汽加熱器 φ 2300 1 15CrMo、 1Cr5Mo、0Cr18Ni9 4 烷化塔前換熱器外殼 φ 1000 1 Q345R、 20MnMo、1Cr5Mo 5 烷化塔前換熱器內(nèi)件 φ 1000 1 0Cr18Ni9 專有設(shè)備 6 烷化水冷器 Q345R、 20 蒸發(fā)式 7 烷化氨冷器 φ 1600 1 Q345R、 20 立式 8 水分離器外殼 φ 1000 1 Q345R、 20MnMo 9 水分離器內(nèi)件 φ 1000 1 Q23 0Cr18Ni9 專有設(shè)備 三、氨合成系統(tǒng) 1 氨合成塔外殼 φ 2600 H 凈 =24500 1 Q345R、 12Cr2Mo 20MnMo、 15CrMo 415 噸 2 氨合成塔內(nèi)件 φ 2600 1 0Cr18Ni9 專利設(shè)備 122噸 3 廢熱鍋爐 φ 1600/φ 2400 1 0Cr18Ni Q345R、12Cr2Mo 20MnMo、15CrMo 專利設(shè) 備 4 氨塔前換熱器外殼 φ 1600 1 Q345R、 20MnMo、15CrMo 5 氨塔前換熱器內(nèi)件 φ 1600 1 0Cr18Ni9 專有設(shè)備 23 6 水冷器 Q345R、 20 蒸發(fā)式 7 冷交換器外殼 φ 1400 1 Q345R、 20MnMo、 16Mn 8 冷交換器內(nèi)件 φ 1400 1 20 專有設(shè)備 9 一級(jí)氨冷器 φ 1600/φ 2200 1 Q345R、 20MnMo、 20 10 二級(jí)氨冷器 φ 1600/φ 2200 1 Q345R、 20MnMo、 20 11 氨分離器外殼 φ 2020 1 Q345R、 20MnMo 12 氨分離器內(nèi)件 φ 2020 1 0Cr18Ni 20 專有設(shè)備 13 循環(huán)氣油分離器外殼 φ 1800 1 Q345R、 20MnMo 14 循環(huán)氣油分離器內(nèi)件 φ 1800 1 0Cr18Ni 20 專有設(shè)備 15 閃蒸罐 φ 2400 1 Q345R、 20MnMo 16 污氨受槽 φ 1600 1 Q345R、 0Cr18Ni9 17 循環(huán)機(jī) 20m3/min 4 三開一備 24 5 設(shè)備平面布置 平面布置原則 廠區(qū)總平面設(shè)計(jì)應(yīng)遵循 國家有關(guān)部門頒發(fā)的法規(guī)及法則，在符合生產(chǎn)工藝流程條件及設(shè)備安裝檢修場地、滿足工藝管道的安裝施工要求、便于日常生產(chǎn)工藝管理、滿足消防安全和衛(wèi)生等方面要求的同時(shí)，節(jié)約用地，充分考慮廠區(qū)綠化。然后再經(jīng)旋流板再一次旋流分離，最后通過上部絲網(wǎng)和濾棒進(jìn)一步分離。 （ 6）循環(huán)氣油分的選型 本設(shè)計(jì)方案采用的循環(huán)氣油分離器。然后再經(jīng)旋流板 再一次旋流分離，最后通過上部絲網(wǎng)進(jìn)一步分離。 （ 5）氨分離器的選型 本設(shè)計(jì)方案采用的氨分離器。 （ 4）氨冷器 氨合成氨冷器管束采用 U 結(jié)構(gòu)，殼體部分的管束上部有較大的蒸發(fā)面及蒸發(fā)空間，冷卻效果好。此種 設(shè)備具有以下優(yōu)點(diǎn)： a、設(shè)備上部是換熱段，下部是分離段，氣體經(jīng)過換熱段后直接去分離段進(jìn)行分離。該水冷器結(jié)構(gòu)簡單，安裝檢修方便，運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)。這種結(jié)構(gòu)造價(jià)低，內(nèi)件可以單獨(dú)制造檢修。目前，完成設(shè)計(jì)制造的有四川金象化工φ 1200/φ 20新疆大黃山φ 1100/φ 1900、山西金象φ 1400/φ 2200、大唐內(nèi)蒙呼倫貝爾φ 1400/φ 2200、山東洪達(dá)φ 1400/φ 2200、長春大成φ 1100/φ 1900、安徽晉煤φ1500/φ 2400、魯西化工φ 1500/φ 2400、四川綿竹φ 1500/φ 2300、華魯恒升φ 1500/φ 2400、湖北三寧φ 1600/φ 2400等 10 多套廢熱鍋爐，其中大部分的廢熱鍋爐已投入使用，效果顯著。 ⑦內(nèi)管對(duì)外管的傳 熱，不僅可以降低外管的最高工作溫度，而且可以使外管的傳熱曲線變得平緩，消除汽膜熱阻，使換熱效率相比 U 型管結(jié)構(gòu)提高 10%。既節(jié)省投資，取材容易，又運(yùn)行安全 ⑥由于內(nèi)管外側(cè)有隔熱套管，可阻止高溫傳導(dǎo)到高壓管板，而且高壓管板溫度均勻不宜產(chǎn)生變形損壞。 ④廢熱鍋爐進(jìn)氣管設(shè)置膨脹節(jié)，彎頭 有支座可吸收合成塔出氣管與廢熱鍋爐進(jìn)氣管的熱應(yīng)力；小管板設(shè)計(jì)成可拆卸，以便可能發(fā)生的檢修。 ②采用高壓聯(lián)箱內(nèi)設(shè)置內(nèi)部高溫聯(lián)箱的分隔結(jié)構(gòu)，使高壓和高溫兩個(gè)苛刻條件 由外聯(lián)箱和內(nèi)聯(lián)箱分開承擔(dān)，降低了外聯(lián)箱的材質(zhì)難度和制造難度，既節(jié)省投資，又更加安全。同時(shí)二塊管板并肩排列，空間利用率極低，而且沒有從根本上解決溫差應(yīng)力對(duì)管板、管箱的損壞。 表 7 GCR123ZYW 型φ 2600 氨合成塔主要技 術(shù)參數(shù) 塔型 GCR123ZYW 型一軸三徑催化劑自卸結(jié)構(gòu) 塔徑 mm φ 2600 塔凈空高 mm 24500 生產(chǎn)能力 tNH3/d 1000 內(nèi)件運(yùn)行阻力 MPa ～ 18 廢熱鍋爐的設(shè)計(jì)思想 目前，國內(nèi)廢熱鍋爐的形式主要有以下幾種： 圖 4托普索立式 U 型管廢熱回收器 隔熱套管 U 型管高溫段U 型管低溫段隔熱套管密封填料 圖 5 Casale 的 U型管廢熱回收器結(jié)構(gòu)（采用“蓮花形”結(jié)構(gòu)） 19 合成塔廢鍋高溫連接管 圖 6 國內(nèi)改進(jìn)型雙管板廢熱鍋爐 圖 7國昌公司三套管廢熱鍋爐結(jié)構(gòu)示意 圖 從以上四種廢鍋可以看出，均采用了雙管板結(jié)構(gòu)（托普索也采用雙管板結(jié)構(gòu)，與 CASALE 相比就是缺少了死氣層，但無論是托普索的雙管板結(jié)構(gòu)，還是 CASALE的雙管板結(jié)構(gòu)，均無法避免高壓側(cè)承受高溫的弊端。 通過 GCReactor 反應(yīng)器計(jì)算程序，并在此基礎(chǔ)上與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，對(duì)不同類型、粒度的氨合成催化劑進(jìn)行修正，從而完成合成塔的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算，催化劑床層分配合理，能滿足不同工況下對(duì)操作彈性的苛刻要求。 （ 7）采用催化劑自卸技術(shù)； 四段軸徑向催化床相互獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)，每段催化床之間相互連通，可實(shí)現(xiàn)整塔催化劑完全自卸。 （ 6）換熱器采用“瘦長”形 折流桿換熱器 ，換熱效果好，高壓空間利用率高； 氨合成塔上下層間換熱器采用“瘦長”形換熱器，一方面提高了換熱器的效果，增加了換熱器的操作彈性，另一方面使換熱器的體積最小化，提高了高壓容積利用系數(shù)。 除 f1冷激外，其余氣體均通過層間換熱提溫 后進(jìn)入第一軸向?qū)?，?90%的工藝氣均進(jìn)入第一層反應(yīng)，提高了催化劑的利用率。采取層間間接換熱方 17 式， 一方面使通過上層氨合成催化劑床層的氣體不被未反應(yīng)的氣體沖稀，另一方面由于觸媒床層沒有冷管，不存在冷管效應(yīng)，可充分發(fā)揮床層催化劑的合成效果，從而提高了系統(tǒng)的氨凈值。 （ 3）采用冷激 +段間間冷調(diào)溫形式，操作容易，氨凈值高； 氨合成塔上部調(diào)溫采用冷激形式，催化劑床層溫度調(diào)節(jié)及時(shí)，合成塔操作彈性大。 （ 2）徑向筐分氣流側(cè)和集氣流側(cè)采用二次分布技術(shù)，氣體分布均勻； 徑向催化劑筐采用分氣流側(cè)和集氣流側(cè)雙向補(bǔ)償不等壓差的方式進(jìn)行的，即在分氣筒上和集氣筒上都采用上下不等小孔和二次分布的設(shè)計(jì)，使兩側(cè)都對(duì)不均分布進(jìn)行有效控制，從而使設(shè)計(jì)的“不均勻度”≤ 5%，提高了氨合成的轉(zhuǎn)化效率。 GC– R123Y 型氨合成塔內(nèi)件特點(diǎn) （ 1）軸向段采用新型菱 形分布器氣體混合分布技 術(shù)、合成塔操作彈性大； 大型氨合成塔軸向段氣體分布均勻度設(shè)計(jì)比小塔徑難 度大，國昌公司采用專用于大直徑合成塔的 軸向段氣體分布的新型 菱形分布器氣體分布技術(shù)，從實(shí)際的使用情況看，與其它同類混合分布器 相比，氣體分布更均勻；同時(shí)保留了一小段軸向 層，操作彈性要比一般全徑向塔更大，最低可達(dá) 到 30% 的負(fù)荷。 ff3 兩股冷氣分別與出第二、第三催化劑床反應(yīng)后 的熱氣換熱后，沿中心管上升合成塔頂部與調(diào)節(jié)零米溫度的冷氣副線 f0匯合，然后進(jìn)入第一催化床層進(jìn)行氨合成反應(yīng)。 表 6 GC－ R102YW 型φ 1600 烷化塔主要技術(shù)參數(shù) 塔型 GC－ 102YW 一軸二徑催化劑自卸結(jié)構(gòu) 塔徑 mm φ 1600 塔凈空高 mm 16000 內(nèi)件運(yùn)行阻力 MPa ～ 氨合成塔 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 氨合成塔內(nèi)件由一個(gè)軸向?qū)雍腿齻€(gè)徑向?qū)哟呋瘎┛?、兩個(gè)層間換熱器和一個(gè)下部換熱器組成，上層間換熱器設(shè)置在第一軸向?qū)雍偷谝粡较驅(qū)哟呋瘎┛鹬行?，下層間換熱器設(shè)置在第二徑向?qū)哟呋瘎┛鹬行?，下部換熱器設(shè)置在球封頭處。 表 5 GC－ R301Y 型φ 1800 醇化塔主要技術(shù)參數(shù) 塔型 GC— R301Y 三軸一徑催化劑自卸結(jié)構(gòu) 塔徑 mm φ 1800 塔凈空高 mm 16000 內(nèi)件運(yùn)行阻力 MPa ～ 烷化塔 烷化系統(tǒng)的作用是將醇化系統(tǒng)出口工藝氣中～ 300ppm 的 CO、 CO2進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，使烷化系統(tǒng)出口工藝氣中的 CO+CO2≤ 10ppm，以達(dá)到深度凈化的目的。 進(jìn)口氣體中 CO+CO2含量在 ～ %的情況下，進(jìn)甲烷化系統(tǒng)工藝氣中 CO+CO2的含量需要滿足～ 300ppm 的要求。 工藝流程圖（ PFD） 見下圖。 （ 5）其它輔助單元 冷凍的液氨來自冰機(jī)，先進(jìn)入組合式氨冷器一級(jí)氨冷段。 （ 4）冷卻分離單元 離開熱交換器的合成氣經(jīng)水冷器冷卻后溫度降至 37℃，經(jīng)過冷交換器，溫度降至 21～ 25℃分離冷凝液氨，分離后的氣體進(jìn)入一級(jí)氨冷器冷至 8℃后進(jìn)入二級(jí)氨冷器，氣體溫度降至～ 10℃后與新鮮氣匯合進(jìn)入氨分離器，分氨后的氣體進(jìn)入冷交換器回收冷量后，經(jīng)循環(huán)機(jī)加壓進(jìn)入下一輪循環(huán)。 進(jìn)入合成塔內(nèi)部的上下層間換熱器管程的冷卻氣分別與出 2床、 3床反應(yīng)后的氣體換熱后，溫度升高到 360～ 385℃，沿中心管上升至催化床零米與二進(jìn)氣匯合，經(jīng)冷激氣調(diào)節(jié)至合適的溫度后，進(jìn)入 1軸向催化床反應(yīng)至 470～ 495℃，經(jīng)冷激氣調(diào)節(jié)至 390～ 410℃后，由外向內(nèi)沿徑向方向進(jìn)入 2催化床反應(yīng)至 450～ 475℃，然后進(jìn)入上層間換熱器殼程，經(jīng)冷卻氣調(diào)節(jié)至 390～ 410℃后，再由外向內(nèi)沿徑向方向進(jìn)入 3催化床反應(yīng)至 420～ 455℃進(jìn)入下層間換熱器殼程，經(jīng)冷卻氣調(diào)節(jié)至385～ 405℃后，同樣由外向內(nèi)沿徑向方向進(jìn)入 4催化床反應(yīng)，至 415～ 440℃進(jìn)合成塔下部換熱器。 合成塔上層間換熱器冷卻氣 —— 用以調(diào)節(jié)進(jìn)合成塔 3催化床入口溫度至390～ 410℃，以適應(yīng)合成塔不同的操作工況。 合成塔零米副線 —— 用以調(diào)節(jié)進(jìn)合成塔 1催化床入口溫度至 365～ 380℃，以適應(yīng)合成塔不同的操作工況。 一次冷氣 —— 循環(huán)機(jī)出口至合成塔塔壁，用以調(diào)節(jié)塔外殼壁溫。 工藝流程說明 氨合成系統(tǒng)工藝流程按功能可分為預(yù)熱、反應(yīng)、余熱回收、冷卻分離等四個(gè)連續(xù)循環(huán)的單元。從氨合成反應(yīng)動(dòng)力學(xué)來說，氨合成反應(yīng)是多相氣體催化反應(yīng)，提高壓力可以加快氨的生成速度，使氣體中氨的含量迅速增加；其次，氨合成反應(yīng)與溫度的關(guān)系，化學(xué)反應(yīng)的速度隨著溫度的升高顯著加快。由于反應(yīng)后氣體中氨含量不高，一般只有 10~25%，為了提高氫氮?dú)獾睦寐剩ǔ⑽捶磻?yīng)徹底的氫氮?dú)庥醚h(huán)機(jī)增壓，再次循環(huán)反應(yīng)。 工藝流程圖（ PFD） 見下圖： 氨合成系統(tǒng)工藝 工藝原理 氨的合成是整個(gè)合成氨流程中的核心部分。換熱后的氣體進(jìn)入 醇化 塔下部換熱器，溫度升至～ 210℃由中心管進(jìn)入催化劑床層反應(yīng)，反應(yīng)后的氣體進(jìn)入塔前換熱器