【正文】 通道集氣下流，經(jīng)換熱器管內(nèi)塔底接口流出塔外。由于取消了層間冷激，不存在因冷激而降低氨含量的不利因素，%到2%，節(jié)約了合成循環(huán)功和冷凍功的消耗。圖（41926）示出15MPa的四段式冷激型凱洛格氨合成塔。但由于受床層壓降的限制，需充填大顆粒催化劑，催化劑的活性較低。最近，凱洛格公司推出了三段中間換熱式臥式塔，其結(jié)構(gòu)（41929），得到較多的工程應(yīng)用。這種情況對還原過程極為有利，可以縮短還原時間，并可以達到極限還原溫度，已獲得較高的還原活性。（3） 卡薩里合成塔瑞士卡薩里公司開發(fā)了雙層軸徑向合成塔，層間為中間換熱式。上述軸徑向流動工藝，既簡化了原有徑向?qū)用芊饨Y(jié)構(gòu)，又充分利用所有催化劑的活性（原徑向流動時，催化劑密封處是無效的）。 圖（41931）為卡薩里兩段徑向中間換熱式合成塔，在中國80年代中期首先應(yīng)用瀘州天然氣化工廠的老式卡薩里裝置，替代原高40MPa的合成塔，實踐證明，節(jié)能甚為顯著。 圖（41932）為按卡薩里軸徑向技術(shù)改造后的四段冷激式凱洛格塔簡圖。圖(41933)示出改造前后四段冷激過程的溫度與氨含量的關(guān)系。反應(yīng)原理：3H2＋N2＝２NH3＋(450℃)由反應(yīng)方程式可知：氨的生成是體積縮小反應(yīng)。因此，在生產(chǎn)中不斷把生成熱移走，有利于氨的合成。氨有毒，且易燃易爆。%（體積），引燃溫度651℃。℃以上時，在任何壓力下都不會變成液態(tài)，此溫度稱為氨的臨界溫度。氨溶于水時放出大量的熱。氨凈值的高低主要與合成的反應(yīng)程度、塔內(nèi)件的結(jié)構(gòu)和觸媒的活性有關(guān)，一般而言，凈值越大，說明塔結(jié)構(gòu)越好或觸媒活性越好，一定的氣體產(chǎn)氨量就越多。通常影響氨凈值的因素有：系統(tǒng)壓力、空速、催化劑活性、入塔氣體氨含量、氫氮比、惰性氣體含量以及催化劑床層進口溫度等。第二節(jié) 影響合成系統(tǒng)的因素由反應(yīng)方程式可知：氨的反應(yīng)是體積縮小反應(yīng)。因此，在生產(chǎn)中不斷把生成熱移走，有利于氨的合成。能選用高活性的小顆粒氨合成催化劑，可以減少用量；催化劑床層間取走熱量采用間接換熱器，與冷激式合成塔相比，氨的含量不降低，而且能在較高的溫度下回收反應(yīng)熱。因素：(1) 壓力從氨合成反應(yīng)方程式可知，合成氨反應(yīng)是一個體積縮小的反應(yīng)。 所以，提高壓力將會帶來這樣的好處:合成率高、循環(huán)氣量少、冷凍量少、循環(huán)氣壓縮功和冰機功耗少；不利的方面是: 新鮮氣壓縮功耗多，設(shè)備材質(zhì)要求高。從動力學(xué)角度出發(fā)，提高溫度則可以加快反應(yīng)速度，使反應(yīng)較快地達到較大的氨合成率。(3) 空速空速就是 單位體積催化劑在單位時間內(nèi)通過工藝氣的量。因為空速提高，將會使合成氣壓縮機和冰機功耗增加，所以應(yīng)在一定條件下選擇相應(yīng)的最佳空速。新鮮氣帶入的甲烷和氬，另有微量的氦、氖等稀有氣體，統(tǒng)稱惰性氣體，因為它們既不參與化學(xué)反應(yīng)，也不毒害催化劑。合成塔入口氣體中氫氣和氮氣的比例即氫氮比?！?。﹙5﹚合成氨催化劑合成氨催化劑的活性組分是鐵。大型氨廠氨合成催化劑的還原介質(zhì)都使用最終凈化后的合成氣(即氫、氮混合氣），還原流程一般采用正常生產(chǎn)流程。 第三節(jié) 合成工段工藝流程簡述大型氨廠最常用的氨合成流程有，美國凱洛格流程，丹麥托普索流程，英國ICI流程、瑞士卡薩利流程。1. 合成系統(tǒng)工藝流程簡述由氣體精制來的新鮮合成氣經(jīng)合成氣壓縮機進口緩沖槽（153D）進入合成氣壓縮機（103J），新鮮氣先經(jīng)壓縮段加壓，壓縮后氣體經(jīng)段間冷卻后再與進出塔熱交換器(121C)來的循環(huán)氣匯合進合成氣壓縮機循環(huán)段。出氨合成塔反應(yīng)氣（溫度約441℃，氨含量約20%），經(jīng)高壓鍋爐給水預(yù)熱器（123C）回收熱量后，反應(yīng)氣再進入合成塔進出口換熱器預(yù)熱進塔（121C）。 高壓氨分離器（146D）分離出的液氨進入閃蒸槽（147D），通過減壓（）閃蒸出溶解的氣體，閃蒸后的液氨送往冷凍工序氨接收槽（149D）,閃蒸出來的氣體與冷凍工序的不凝氣體混合，經(jīng)馳放氣冷卻器（160C）冷卻回收其中的氨，液氨返回閃蒸冷凍槽（120CF1120CF2152D）,氣相排放至火炬系統(tǒng)。在合成塔105D出口管與入塔氣體管上分別設(shè)有壓差指示PDI105PDI1054，指示合成塔進出口氣體的壓差是否在工藝條件內(nèi)，注意保護內(nèi)件。當(dāng)FT1257流量低低報警時，自動切斷燃燒器的燃燒氣源，保護盤管不過熱。在合成氣壓縮機103J的循環(huán)段入口管上設(shè)有惰氣吹除管線，正常生產(chǎn)中由PV1109控制吹除量，使系統(tǒng)中氬氣含量在工藝條件內(nèi)。3．氨合成塔氣體流程3．1氨合成塔構(gòu)造：合成塔內(nèi)件由三段催化劑床層和兩個換熱器所組成，第三段催化劑床包括a和b兩個床，兩個中間換熱器都采用冷氣流走管內(nèi)，熱氣流走管外的流程。兩個換熱器都采用簡短的管子，以便氣體流經(jīng)管程時壓力降小一些，換熱器的管子采用適宜的支撐結(jié)構(gòu)，以避免震動的發(fā)生。3．2氨合成塔氣體流程從液氮洗工序來純凈的原料氣（H2／N2為３∶1；溫度30℃，流量68605kg/h）經(jīng)合成氣壓縮機130J壓縮，溫度47℃，流量255980kg/h，進入進出口氣換熱器121C的管間，與管內(nèi)的來自高壓鍋爐給水換熱器123C的氣體換熱，并由HV1034閥調(diào)節(jié)進塔溫度，使氣體溫度控制在230℃以下，分三路分別進入氨合成塔105D內(nèi)。在HV1044處設(shè)有進出塔壓差計PDI1054，保護合成塔105D的內(nèi)件。并且與從塔內(nèi)第一換熱器122C1的氣體在一段觸媒筐上部匯合后，其溫度約在385℃左右自上而下通過一段觸媒筐，反應(yīng)生成氨的同時產(chǎn)生熱量，使氣體溫度升到約480℃。 從合成塔105D一段觸媒筐來的氣體經(jīng)過隔板的氣室到122C1的管外，被管內(nèi)氣體冷卻到400℃左右進入第二床層，氣體也是自上而下通過二段觸媒筐，反應(yīng)熱使二段觸媒筐的溫度升到450℃～470℃；然后氣體進入塔內(nèi)第二換熱器122C2的管外，被管內(nèi)氣體冷卻到415℃左右，進入三段觸媒層的A筐上部，氣體從A筐底部出來經(jīng)過擋板自上而下地流過三段觸媒層的B筐后，溫度升到442℃，%(摩爾比)。觸媒筐是由蓋有金屬絲網(wǎng)的格子板支撐的。氣體向下流經(jīng)一塊格子板，分布均勻地進入觸媒層中。4．這種中間換熱臥式氨合成塔具有一系列的優(yōu)點：4．1催化劑床層截面積大，床層薄，阻力降小，可使用小顆粒高效活性催化劑，增大了催化劑的表面積，提高了合成氨的單程反應(yīng)率，氨凈值可高達16%，從而減少了循環(huán)氣量，節(jié)省了設(shè)備的投資，降低了能耗。4．3安裝內(nèi)件不需要大噸位的吊車，檢修可方便抽拉內(nèi)件，三節(jié)催化劑段可同時裝卸催化劑，而且全部裝卸維修工作均可以在地面上進行，安全方便省時經(jīng)濟，運行比較穩(wěn)定，在操作中不會因床層下沉而影響氣流的分部，甚至短路。如果當(dāng)氣體成份、生產(chǎn)負荷、入塔氣溫度等條件都在正常范圍時，觸媒層的熱點溫度主要用HV1025的冷激氣量來調(diào)節(jié)。所以第三觸媒筐的熱點溫度由HV1046來調(diào)節(jié)。HV1044主要控制去觸媒層第一內(nèi)部換熱器122C2的流量，調(diào)節(jié)去第二觸媒層的入口氣體溫度。一般情況下，當(dāng)一段床層溫度急驟下降，反應(yīng)不及時，二段床層的氣體成份相對比原來好，故易導(dǎo)致二段床層溫度急升。直到一段床層溫度正常。所以，合成塔105D觸媒層溫度是個整體。要力求小調(diào)節(jié)，勤調(diào)節(jié)，才能穩(wěn)定操作。在五年以后，觸媒使用時間的增加，活性逐漸下降時，可以逐漸提高床層的熱點溫度在480177。在觸媒使用末期，熱點溫度可以提到500177。使床層觸媒在高溫區(qū)獲得較高的氨凈值。6．開工加熱爐：開工加熱爐是氨合成工序中重要設(shè)備之一，為立式圓筒形爐，主要作用是開車時加熱氣體介質(zhì)。輻射段設(shè)有盤管（光管），爐底部設(shè)有4個氣體燃燒器，燃燒器為自吸式燃氣燒嘴，燃燒器帶有電點火器及視鏡等。爐內(nèi)壓力為常壓，爐內(nèi)煙氣最高溫度為809℃，爐子殼體溫度為80℃。另外，由空分、甲醇洗單元送來的氣氨經(jīng)冰機壓縮，冷凝成液氨。冷凍工序是向空分裝置、低溫甲醇洗裝置及合成氨裝置提供冷量。工業(yè)上常用的制冷劑有氨、丙烯等介質(zhì)，氨制冷技術(shù)適用于提供5到45度冷量。往復(fù)式壓縮機單臺制冷量小，能耗高，維修量大，占地大，價格也較高：螺桿壓縮機具有 轉(zhuǎn)式運轉(zhuǎn)和容積式壓縮的二者優(yōu)點，制冷量可無級調(diào)節(jié)，運行平穩(wěn)可靠，操作方便，年連續(xù)運行可達8000小時；離心式壓縮機單臺制冷量大，具有轉(zhuǎn)速高，制冷量大，蒸發(fā)溫度低，維護簡單，占地面積小，節(jié)能經(jīng)濟方便地調(diào)節(jié)制冷量等優(yōu)點，適合于大制冷量，低溫工況。同時離心式制冷壓縮機可采用蒸汽透平驅(qū)動，可合理利用工藝裝置副產(chǎn)蒸汽，節(jié)能效果明顯。另外，實行中間節(jié)流后，單位質(zhì)量工質(zhì)的制冷量增大，節(jié)省了氨蒸汽進入一級壓縮的壓縮功，達到了省功的目的。第二節(jié) 冷凍及氣氨流程冷凍及氣氨系統(tǒng)工藝流程主要以三個閃蒸槽及其酸性氣脫除工序、氨合成工序氣氨按照其壓力等級分別送至氨壓縮機105J的一級、二級、三級進口閃蒸罐。由液氨收集槽冷側(cè)送出的氨送氨合成工序進行閃蒸，為其提供冷量，制冷過程如此循環(huán)。105J的二段出口氣氨進入段間換熱器128C的殼程，被管內(nèi)循環(huán)水冷卻后，與閃蒸槽120CF2來氣氨匯合后，進入冰機三段壓縮。另外，為了確保冰機的正常運行，冰機三段出口高溫氣氨部分返回閃蒸冷凍槽120CF2/120CF1/152D，其返回氣氨量分別由FV1010/FV12011/FV1012控制。閃蒸冷凍槽120CF2/120CF1/152D的氣氨出口管上分別設(shè)有安全閥PRV120CF2/PRV120CF1/PRV152D，當(dāng)閃蒸冷凍槽壓力高時，安全閥自動卸壓。第三節(jié) 氨庫的工藝流程當(dāng)尿素停車或低負荷生產(chǎn)時，℃。當(dāng)合成氨生產(chǎn)負荷低時液氨儲罐中的液氨通過氨輸送泵P40101A/℃左右送往尿素。氣氨先經(jīng)過氨壓縮機K40101A/B入口氨分離器分離，然后進入氨壓縮機K40101A/，溫度小于150℃，進入氣液分離器PV401把油和氣氨分離，氣氨進入氨壓縮機的氨冷凝器HX101冷凝，冷凝下來的液氨進入氨壓縮機儲氨器PV101。液氨儲罐及氨庫內(nèi)的安全閥、放空閥排出的氣氨、液氨都排到火炬中燃燒。氨罐區(qū)內(nèi)的氨經(jīng)氨輸送泵加壓，氨加熱器加熱至25℃后，送至尿素裝置。，確保送氨壓力穩(wěn)定，保證尿素正常生產(chǎn)。，停工(或開工)階段，及時做好配合操作。第二節(jié) 事故處理預(yù)案1. 合成系統(tǒng)壓力調(diào)整控制范圍：系統(tǒng)壓力≤相關(guān)參數(shù)：合成系統(tǒng)循環(huán)段壓差、105D壓差控制方式：103J轉(zhuǎn)數(shù)調(diào)節(jié)正常調(diào)整：（1）提高系統(tǒng)壓力（2）降低系統(tǒng)壓力處理方法：（1）根據(jù)負荷變化如果需要提高系統(tǒng)壓力主要通過提高103J轉(zhuǎn)數(shù)。如果系統(tǒng)氣體成份相對較好，可適當(dāng)降低馳放氣量。要密切注意壓力變化，注意防止103J發(fā)生喘振，及時打開壓縮機的防喘振閥。異常處理：壓力異常降低處理方法：（1）檢查PIC1004及前部是否有放空。（3）檢查153D內(nèi)是否有液位。（2）排放馳放氣控制壓力在正常范圍內(nèi)。2. 合成系統(tǒng)H2/N2調(diào)整控制范圍：～相關(guān)參數(shù)：H2/NA/C控制方式：PID數(shù)據(jù)隨動調(diào)節(jié)，正常調(diào)整:影響因素: (1) 新鮮氣量發(fā)生變化 (2)液氮洗配氮量變化 處理方法: (1)調(diào)整新鮮氣量，將新鮮氣控制在正常值。此時必須注意放空閥PIC1004開度。提高新鮮氣量（流量應(yīng)該比正常略高），通知液氮洗調(diào)整配氮量。如果是負荷突然上升引起的變化就迅速將負荷退至合理范圍。等H2/N2呈上升趨勢時在適當(dāng)降低。在提高新鮮氣量時注意壓力的變化，及時調(diào)整后部負荷?，F(xiàn)象: （1）有蒸汽放空聲（2）103J報警（3）103J轉(zhuǎn)速下降原因: (1）103J油系統(tǒng)故障(2）153D液位高(3）103J壓差高(4) H2/N2嚴重超高(5) 103J內(nèi)部原因故障處理方法: 判斷原因，排除故障。注意：聯(lián)鎖動作情況。如果短時間不能恢復(fù)，低溫甲醇洗、液氮洗、合成氨按一級停車處理。5. 147D液位指示失靈現(xiàn)象: （1）147D液位滿或空（2）總控與現(xiàn)場對不上原因: 儀表原因處理方法:（1）將147D檢查線打開，控制液位在中間檢查線左右（2）置手動來調(diào)節(jié)147D液位（3）如調(diào)節(jié)閥失靈，可將其切除，用付線來調(diào)整147D液位6. 氨泵輸送流量不足原因（1）系統(tǒng)壓力高于泵的出口壓力（2）泵和管路中的氣體沒有完全排出，泵內(nèi)灌液不足（3）管路內(nèi)形成氣泡（4）進口管路或葉輪堵塞（5）轉(zhuǎn)向相反（6）連接螺栓松動密封失效處理方法：（1）打開出口閥門，真至達到工況點。（4）清洗轉(zhuǎn)子，重做動平衡8. K40101A/B冰機機組發(fā)生不正常振動原因：（1）機組地腳螺栓未緊固。（3）因管道振動引起機組振動加劇。處理方法：（1）旋緊地腳螺栓（2）重新找正（3）加支撐點或改變支撐點（4）緊急停車9. K40101A/B排氣溫度或油溫過高原因：（1）壓縮比較大（2）油溫過高（3）吸入嚴重過熱的氨氣（4）噴油不足處理方法：（1）降低排氣壓力和負荷（2）清除油冷卻器傳熱面上的污垢，降低水溫或增大水量（3）提高噴油量。2）循環(huán)氣量減少。4）塔入口氨含量降低。6）循環(huán)氣中惰性氣體降低。使合成塔回路壓力增加的原因有哪些？答：1）新鮮氣量增加，2）合成塔觸媒溫度下降，3）氫氮比偏離最優(yōu)值，4）循環(huán)氣中氨含量增加，5）循環(huán)氣中惰性氣體含量增加，6）循環(huán)氣量減少，7）觸媒中毒，老化。合成塔觸媒升溫過程中如102B熄火，如何處理？ 答：102B熄火時，控制室關(guān)HIC5050切原料氣，現(xiàn)場關(guān)燒咀考克，用低壓蒸氣吹掃，102B內(nèi)殘留燃料氣至合格，然后按102B點燃程序點燃燒咀，－。惰性氣含量高時，對合成反應(yīng)不利，為什么循環(huán)氣中還要保持相當(dāng)高的含量？（％）答：因為合成反應(yīng)是個強放熱反應(yīng)，系統(tǒng)中惰性氣體含量太低，會使合成塔床層溫度太高，不好控制。停冷凍，排NH3，充N2置換至合格。此時的氣相稱為飽和