安淳公司合成塔内件简述.docx

谢定中湖南安淳高新技术有限公司摘 要:本文阐述了湖南安淳高新技术有限公司新近开发的IIIJD2000、IIIJD3000和IIIJDS型 氨合成塔内件及系统的设计思想，IIIJD型系列塔型已在多家氮肥企业的装置新建或改造采 用，单塔生产能力和系统节能降耗的效果较突出概述：湖南安淳高新技术有限公司（以下简称安淳公司）开发设计氨合成系统已有十多 年的历史，先后开发出IIIJ、IIIJD型氨合成塔，塔径包括Q 600、Q 800、Q 1000、Q 1200、 Q 1400、Q 1600、Q 1800等，单塔能力从2万吨氨/年（Q 600）到年产18万吨氨/年，分 布全国数百个中、小氮肥厂使用，使用效果都很好°IIIJ冷管绝热型，塔径小、能力小，2 万吨〜11万吨/年，全轴向或一径多轴；IIIJD2000型包括Q 1400、（p 1600、（p 1800、（p 2000、 Q 2200五个系列，在技术上有较大的提升，使用效果在国内比较突出目前，又在开发设 计IIIJDS节能氨合成系统系列，双塔双锅塔锅一体氨合成系统，其设计思想是更简单、更节 能、更可靠，单系统能力更大1. IIIJD2000氨合成系统的特点IIIJD2000 的代表塔型为 Q 1400、Q 1600、Q 1800、p 2000,下面详细介绍 p 1600、p 1800 氨合成塔及系统的特点。

IJDp 1600 和 p 1800 氨合成塔（如图一）特点是由一个冷管束构成的五段反应器，其中一、 二为轴向绝热段，三为径向绝热段，四为径向冷管段，五为径向绝热段IJDp 1600和 p 1800氨合成塔内气体流程特点是分流工艺，即预热后 70%未反应气经塔 内换热器加至360°C〜380°C,到零米进一段反应另外30%未反应气先经过内外筒环隙再进 入冷管束，加热后，进入第一、二段间，做为第一段反应热气的冷却气分流后，阻力小， 冷管段传热温差大，冷管面积小，大大提高了容积系数IJDp 1600和 p 1800氨合成塔冷管束为同一平面内外环冷管束，冷气由上至下进入内 环管，然后分成两股，一股向下再上，一股向上再下，汇合于外环管，再由上升管导入一、 二段间，这种冷管束新颖，它适合径向催化反应床，因内外环管在催化床（轴向）中间，有 利于冷管的伸缩，比上下环冷管束更稳定可靠IJDp 1600和 p 1800氨合成塔的反应后热气塔内换热器布置在中心，为瘦长型，换热 管加工成横纹管，大大提高了传热系数，减少了传热面积，增加了塔容积利用系数IJDp 1600和 p 1800氨合成塔催化床（高）中 80%〜85%是径向筐，阻力小。

IJDp 1600和 p 1800氨合成系统配单氨冷，氨冷器为卧式，其上部配有高位卧式闪蒸 槽，氨冷效率大大提高二进混合器II.：-s t冷管束 ■ I I Illi iiiiiLL■ i i i 换热器卸料口IIIJD内件简图2. IIIJD2000© 1600和Q 1800氨合成系统使用效果第一个IIIJD© 1600于2000年在岳阳化肥厂投入使用，随后河北邯钢化肥厂、河南心连 心、河南驻马店、晋城二化、江苏张家港、山西晋丰闻喜先后采用IJD2000Q 1600系统使用效果，以下是天脊晋城化工股份有限公司的运行情况说明：(1) 高压机开机台数6台6MD32—180/320和2台6M16—57/320；(2) 循环机开机台数2台8m3/min和2台1.8m3/min；(3) 合成氨产量640t/d；(4) 循环气CH4 21%〜23%,系统压力28.5MPa；(5) 温 度：二进 165°C、0 米 400°C、热点 465°C二出300C、热交出(水冷进)60°C；(6) 系统压差1.2MPa,合成塔压差0.36MPaIJD2000Q 1800系统已在山东瑞星、山东德齐龙(两套) 、江苏新沂恒盛、山西高平 晋丰、江苏张家港华昌等企业投入使用。

0 1800系统两种型号，一种净空高为16米，触媒装填量25.4m3, —种净空高为18米， 触媒装填量28. 4m3 （山西高平属此型号）0 1800系统的运行情况（山东德齐龙化工集团）：CH4%为21%〜22%时，日产氨580〜 600吨，系统压力23MPa〜25MPa, “零”米温度390°C〜400°C，出塔温度300°C〜310°C,开8m3/min循环机3台，系统压差1.2MPa，塔压差0.3MPa〜0.4MPa，同平面温度差2°C〜 4°C,氨冷温度-5°C，水冷进口温度70C〜80°C，运行非常平稳0 2000系统，已于2006年8月在河南心连心投产，效果很好该合成塔净空高为18m， 催化容积33.5m3结构为三层：一层为轴向绝热层，二层为径向间冷层，三层为径向绝热 层3. IIIJD3000型氨合成塔内件及系统的设计特点为实现单系统规模化和大幅降低能耗，已在上述塔型的基础上设计了IIIJD3000型0 2200 和0 2400合成系统，其总的设计思想是，降低“零”米温度，提高热点温度，提高二进 温度，降低进塔氨含量，大幅提高出塔氨含量；提高出塔温度，提高回收蒸汽压力；简化合 成塔结构。

3.1合成塔特点（如图二）① 三层四段，三径一轴，径向段占床高70%第一层为轴向绝热段，第二层包括径向间 冷段和绝热段，第三段为径向绝热段；② 进塔未反应气预热至240C左右，出塔热气温度为420°C；③ 冷管束、换热器与隔板从顶部往下分别安装，根据外筒制造厂能力情况，也可以设计 成平顶盖或球形顶盖；④ 结构简单，自卸触媒，阻力0.2MPa〜0.3MPa；⑤ 合成塔高径比8〜93.2 工艺流程（如图三）出塔反应后气体（氨含量16〜18%,温度420°C ）直接进废锅，产生3.5MPa〜3.9MPa蒸 汽，温度降为275C左右，进热交降温至70C左右，进水冷降温至40C左右，进冷交温度 降至16C左右，冷凝氨分离，气体经一级氨冷降至-5C，再经二级氨冷降至-23C，分离冷 凝氨后，进冷交管内，被加热至25〜28C，送至循环机，出循环机后与通过补气油分补入 新鲜气混合进塔，氨含量为1.8%〜2%，分两股，一股15%〜20%进环隙，另一股80%〜85%送 热交，加热至240C，再分成二股，一股30%〜35%与环隙出来未反应气混合从塔顶进中层热 交加热，进第一绝热段一股50%进下层内热交加热，均被加热至380C，进入第一层、第 二层、第三层反应，出塔。

流程特点：① 余热回收，产生3.5MPa〜3.9MPa饱和蒸汽；② 两级氨冷，第一级降温-5°C，第二级降温-15°C；③ 循环机：塔前；④ 放空气：循环机前，此处氨含量最低，甲烷最高，冷量已回收；补 气：循环机后 充分发挥循环机能力；⑤ 进水冷温度70C，节约冷却水；⑥ 进塔氨含量1.8%，出塔氨含量17%,低空速：5977.89h-l采用高钴（氧化钴含量2%以上）、稀土和多种助剂组成的高活性、低压、宽温型氨合成催 化剂，起始“零”米温度340C〜350C，热点温度500C左右4. IIIJDS氨合成系统（如图四）IIIJDS氨合成系统为最近版本，它在IIIJD3000基础上又提升了一大步其特点：双塔双 锅，塔锅一体，双塔连续反应4.1 双塔双锅，塔锅一体：合成塔与废锅连成一体，对材质要求不高，免除了热应力很 大的连接管道，节省了占地面积4.2第一个塔只有一个绝热反应层，“零”米温度 330°C〜360°C，绝热反应后温度490°C〜500°C，氨净值增加9.6%〜11%,塔容积小，塔体简单4.3 第二塔基本上为绝热反应，容积大，催化剂多，占总量80%，最终氨净值18%〜19%4.4废锅产生3.9MPa饱和蒸汽，每吨氨产汽1吨左右。

4.5 适用单系统大型化高压筒直径相对于单塔直径小，加工制造、运输、安装相当方 便容易5. XA209 催化剂5.1为适用IIIJD3000及IIIJDS内件设计氨净值高的要求，配套研制了一种低温宽温小粒 度 XA209 催化剂5.2 XA209 催化剂在 XA201 基础上提高钴含量增加，加入稀土元素、氧化锆，并对其它 组分进行了调整5.3活性检测结果：压力15MPa，空速30000h-1,330°C时出口氨6.6%,415°C时出口氨 16.8%，在580°C耐热20小时降温415°C出口氨含量16.2%,实际使用时，“零”米可控制 在330C〜360°C，热点温度490°C〜500°C，为正常运行温度6. 结束语湖南安淳高新技术有限公司开发设计制造的氨合成塔及系统，有四个技术层次：IIIJ：Q 600、（p 800、（p 1000、（p 1200；IIIJD2000： （p 1400、（p 1600、（p 1800、（p 2000；IIIJD3000： Q 2200、 p 24006.1 IIIJ型系列基本特点：冷管绝热型，塔径小、能力小；2万吨〜11万吨/年，全轴 向或一径多轴，阻力较大；塔下部换热器为鼓型，换热气体流速小，“K”小。

6.2 IIIJD2000 包括 Q 1400、（p 1600、（p 1800、（p 2000，基本特点：冷管绝热型，冷管 为同平面内外环上下并流型，适于径向冷管段反应，塔径大，能力大，12 万吨〜22万吨/ 年，两轴三径，阻力小塔下换热器为细长型，“K”大；IIIJD300包括p 2200和p 2400, 其基本特点：间冷绝热反应，一轴三径，第四段反应后热气在塔外废锅冷却，产生中压或次 中压蒸汽，塔体与废锅二合一，节约约40多米大管径、高温抗氢腐蚀管道二级氨冷，进 塔氨含量为1.8%〜2.2%,二进温度240°C,二出温度400°C以上6.3 IIIJD3000型能力更大，p 2000、p 2200运行能力为20〜25万吨/年，20MPa〜22MPa 运行，阻力更小6.4 IIIJDS型为双塔双锅，塔锅一体适用装置大型化，单系统能力可达30万吨，更 节能，吨氨产中压蒸汽一吨；氨净值高，阻力小，循环量小°IIIJD型比IIIJD型系列将有更 大进步6.5 IIIJD3000与IIIJDS配XA209催化剂，效果更好。