氨合成塔内件及工艺流程综述.docx

摘 要 简单总结了氨合成塔内件 、氨合成工艺的特点 ;提出了氨合成系统运行对管理的要求 ;分析了氨合成技术发展的趋势 。关键词 氨合成塔内件 氨合成工艺 氨合成新技术 节能进入市场经济以来 ,各氮肥企业为了生存与发展 ,通过强化管理 ,不断地采用先进技术进行节 能改造 ,以降低生产成本 ,使企业在市场竞争中立 于不败之地 。在氨合成工艺流程 、合成塔内件以 及氨合成催化剂 、分离系统等方面研发出许多新技术 。1 氨合成塔内件的分类及要求目前 ,国内氨合成塔内件种类较多 。按内件 结构形式可分为 : 冷管型内件 、冷激型内件 、段间换热型内件及混合型内件等 ; 按内件气体流向可分为 :轴向型内件 、径向型内件和轴径向混合型内 件等 。这些不同结构形式的塔内件 ,不论结构形 式怎样变化 ,都必须遵循氨合成的基本原理 ,即氨合成反应是一个放热反应 ,必须在高温高压和催化剂存在的条件下进行 。由于反应条件的要求 ,作为氨合成反应 器 的 塔 内 件 及 与 之 相 匹 配 的 工 艺 ,必须从理论 、使用 、经济上系统考虑 。随着氨合成内件设计制作水平的提高和氨合成工艺技术的成熟 ,各种类型的氨合成塔内件 ,必须满足以下 要求 。1 . 1 内件容积利用系数大 。对一定尺寸的高压外筒而言 ,其容积是一定的 ,充分利用外筒的容积 及内件结构的优化设计 ,使氨合成催化剂装填量 大 ,在同等催化剂生产强度下 ,氨合成转化率高 ,产量大 。1 . 2 催化剂利用系数高 。即单位数量的催化剂 在单位时间内生产强度大 ,产氨多 。通过内件结 构优化设计 ,配套催化剂的合理选型及装填 ,使催 化剂反应温度分布接近于最适宜温度曲线 ,充分 发挥催化剂及装置能力 ,最大限度的提高氨净值 ,达到单位数量的 催 化 剂 在 单 位 时 间 内 生 产 强 度 大 ,氨产量高的目的 。1 . 3 催化剂升温还原容易控制 ,还原后催化剂活 性好 。催化剂升温还原是合成氨生产过程中关键环节 。还原质量的好坏决定催化剂在生产过程中氨的转化率 、催化剂的活性及使用寿命 。内件结 构合理 ,便于催化剂升温还原调节 ,确保出水完全 彻底 “, 高氢 、高电炉功率 、高循环量 、低水汽浓度” 等重要指标能够控制 。1 . 4 内件具有较强的操作弹性 。氨合成反应通 过自身的反应热及热量的回收 ,达到系统热平衡 , 使合成氨反应始终处在最佳反应状态 。当外界及 系统工艺条件波动时 ,能够通过简单的调节手段 , 使系统热平衡不被破坏 ,使合成氨反应不偏离反应平衡曲线 ,即催化剂床层温度波动较小 ,不至于 发生温度大幅度波动或垮炉温造成熄火现象 。1 . 5 氨合成塔内件具有稳定的结构 。氨合成系统运行是否稳定 ,内件在运行中是否牢靠至关重 要 。特别在系统开停车 ,系统波动 ,内件受热影响伸长或收缩的条件下 ,不会产生泄漏 、变形 、失稳 等缺陷 ,是内件运行好坏的关键 。1 . 6 塔内件阻力小 。氨合成塔内件阻力大小是合成氨工序重要指标 。该阻力是合成工序系统阻 力的主要部分 。其阻力大小 ,对设备寿命 、系统能耗 、循环机打气量有重要影响 。内件阻力大 ,运行 中气量波动的条件下 ,易出现阻力超出设计范围 , 使内件出现“失稳”“、变形”等缺陷 ,影响内件的正 常使用 。同时阻力大 ,使系统压力相对较高 ,一方面影响系统循环量 ,增加电耗 ,特别对透平机影响 比较明显 ;另一方面 ,压缩机六段出口压力相对较 高 ,压缩机电耗增加也是比较明显的 。2 塔内件特点对现有的合成塔内件来说 ,在实际设计制造 中 ,由于其结构特点限制 ,不能满足对塔内件的全部要求 。因此 ,往往采取调整工艺流程等措施 ,使 影响因素限制到最小 ,让装置在运行中处于最佳 状态 。2 . 1 冷激式内件及冷管式内件 ,不可避免的在生氨合成塔内件及工艺流程综述杨峰孙文欢王子全张考全王国栋(济宁市恒立化工有限公司272067)7第 3 期杨 峰 ,等 :氨合成塔内件及工艺流程综述产中产生冷激效应和冷管效应 ,为了将冷激效应和冷管效应降低到最小 ,设计单位通过调整冷激 及冷管结构 ,配合塔外工艺“温气”流程 ,使内件的 缺陷得到限制 。但冷激式内件对原料气的净化要 求较高 ,对一些原料气净化不好的企业 ,选择冷激式内件要慎重考虑 ,以免影响催化剂活性 ,降低催 化剂使用寿命 。2 . 2 塔内设置层间换热器的内件 ,塔内容积相对 较小 ,通过催化剂层段数的优化设计及系统热平 衡 ,使催化剂活性达到最佳 。2 . 3轴径向混合型 、径向型内件 ,克服传统轴向 型大塔气体在内件中流经路径长 ,阻力大的缺点 。 通过改变气体流动方向 ,使气体流经距离相对合 理 ,内件阻力大大