氨合成塔 (2)
氨合成塔
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国内最大产能的氨合成塔吊装就位
沧州正元廉洁
2014年1月3日18时58分，伴随着夜幕的降临，沧州正元60万吨合成氨、80万吨尿素项目核心设备总重达678吨的氨合成塔——DN3000，内径3米，长34米的外筒及长28.9米的内件吊装成功。
氨合成塔的吊装是60-80项目施工中的重中之重。
为此，项目部人员、监理、施工方都给予了高度重视，经过多次开会研究、讨论，确定科学吊装方案，确保吊装的安全实施，在吊装过程中密切关注每一个吊装细节，在吊装塔内件的全过程中，河北阳煤正元化工集团有限公司副董事长刘金成进行了现场监督与指导，为氨合成塔的成功吊装奠定了坚实的组织基础。
本台氨合成塔主要是由中化六建负责吊装，共分两部分，首先为塔体（氨合成塔外筒）的吊装，其次为塔芯（氨合成塔内件）的吊装。
此次采用1250吨履带式吊车作为主吊，650吨履带式吊车配合溜尾的递送法进行吊装，2013年12月29日塔体起吊高度45米，最终顺利落在塔座基础上，2014年1月3日塔芯起吊高度高达68米，成功套入塔筒内侧。
这次吊装的成功，标志着由河北正元化工设计有限公司设计、石家庄正元塔器设备有限公司自主研发制造的目前国内最大产能的氨合成塔完全就位。
文字：廉洁摄像：合成塔外件-魏晋元；合成塔内件-廉洁
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第二章(3)：氨的合成
3 H2 2 NH 3
p k2 p
2 NH 3 3 H2
1
式中k1、k2分别为正逆反应的速率常数， rNH3为过程的瞬 时速率；为实验常数，视催化剂性质及反应条件而异， 工业条件下对工业铁催化剂一般 0.5。
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1.4.2.2 反应机理与动力学方程
p1.5 H2 r k1 pN 2 pNH 3 pNH 3 k2 p1.5 H2
(1.4.12)
上式只适用于压力较低的的接近平衡的情况，压力较高时，
要用实验得出的速率常数与压力的关系加以校正。另外，当 反应远离平衡时上式不成立，例如pNH30时r 。捷姆金 还推出了远离平衡时的动力学方程：
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1.4.2.2 反应机理与动力学方程
1939年捷姆金和佩热夫根据上述机理，提出几点假设： ①氮的活性吸附是反应速率的控制步骤；②催化剂表面很 不均匀；③吸附态主要是氮，吸附遮盖度中等；④气体为 理想气体，反应距平衡不很远。由此推导出本征动力学方 程式为：由此机理导出的动力学方程为
p r k1 pN 2 p
实际生产不可能无限增加空速，空速大系统阻力大，功耗 增大。另外，新鲜气量一定时，空速增大只能通过增加循 环气量来实现，循环气量过大，除了上述功耗原因外，还 使单位循环气产氨量下降，从而使气体温升下降，产生不 能维持“自热”的问题。一般空速值为：30MPa 2000030000h-1 15MPa 10000h-1
第八节 氨的合成
一、基本原理 二、氨合成催化剂 三、工艺条件选择 四、氨的分离 五、氨合成塔 六、生产总流程 七、我国合成氨生产装臵现状
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一、基本原理
1.4.1 氨合成反应的热力学基础 1.4.1.1 化学平衡 氨合成反应如下： 1.5H2(g) + 0.5 N2(g) = NH3(g) +46.22kJ/mol 该反应为放热反应，其平衡常数为
ⅢJD2000型-φ2200氨合成塔
概述湖南安淳高新技术有限公司（以下简称安淳公司）从上世纪80年代起，在分析了国际国内氨合成塔内件优缺点的基础上，独创了ⅢJ型氨合成塔内件，取得了国家专利，是国内数种氨合成塔内件中唯一经原化工部鉴定的内件，鉴定结论是，该内件为国内首创，主要技术指标取得突破性进展，达到国际先进水平。
安淳公司不断创新、不断进取，随后又推出了ⅢJ99型氨合成内件，包含3个新的国家专利技术。
ⅢJ型、ⅢJ99型氨合成内件经由φ800、φ1000到φ1200；后又开发了ⅢJD2000型φ1400、φ1600、φ1800、φ2000氨合成内件。
单塔年产氨能力由20 kt（φ600塔）发展到180 kt、200 kt。
近几年开发的ⅢJD2000型-φ2200氨合成塔，在技术上又有较大的提升；单塔生产能力日均达850～910 t，受到了用户的青睐。
2 ⅢJD2000型-φ2200氨合成塔的设计思想为实现单系统生产能力规模化和进一步降低能耗，安淳公司在ⅢJD2000型-φ1800、φ2000氨合成内件的基础上，引入新的理念，设计了ⅢJD2000型-φ2200氨合成内件，具体如下。
（1）充分发挥第一绝热层的作用。
进入零米未反应气氨含量低，距离反应平衡很远，反应速度很快，尽量在开始反应的第一层多产氨，使第一层之氨净值达到8％～9％，即第一绝热层温升110～133 ℃。
具体措施如下。
①增加第一绝热层的高度，第一绝热层设计高度2.5～3.1 m。
②降低零米温度，提高热点温度。
进第一绝热层零米点的循环气，氨含量最低（约2.16％），温度低（370～380 ℃），离反应平衡点最远；如零米温度为380 ℃，将第一绝热层反应终点温度设计为490～513 ℃，则第一绝热层的氨含量增加8％～9％（氨净值），即第一绝热层完成氨合成反应的50％。
（2）第一层绝热反应后的热气体，不再采取冷激，而是用塔内换热器间接冷却后再进入第二层，这样更有利于氨合成反应温度接近最适宜温度曲线。
氨合成塔选型
第32 卷第4 期2003 年08 月化工技术与开发T echno l o g y & D eve lopm en t of Chem ica l Indu s tryV o l132 N o 14A ug12003氨合成塔选型秦德(广西河池化学工业集团公司, 广西河池547004)摘要: 介绍了在合成氨改扩建工程中, 选择氨合成塔时应着重考虑的工艺参数和结构设计, 并在实际工作中得到验证。
关键词: 合成氨; 氨合成塔; 选择中图分类号: TQ 113. 266. 5 文献标识码: B文章编号: 167129905 (2003) 0420036202氨合成塔通常被称为合成氨厂的心脏, 它是整个合成氨厂生产过程的主要关健设备之一。
其工艺参数的选择和结构设计是否合理, 直接影响到整个合成氨生产能力的大小和技术经济指标的好坏。
因此, 在合成氨厂的建设中, 必须重点考虑对氨合成塔的选择。
广西河池化学工业集团公司(简称河化公司) 在“8 ·13”(合成氨8 ×104 t ·a- 1 , 尿素13 ×104t · a- 1 ) 改扩建工程中, 对氨合成塔的选择采取认真负责, 科学的态度, 通过对国内外现有技术及使用效果进行认真的比较分析, 才予以确定。
当时, 国内各中型氮肥厂投入运行的Ø1000 mm 氨合成塔约50 多台, 其内件大都是采用连续的轴向冷管式触媒筐。
其中并流三套管式约占使用总量的70 % 左右, 其次是双层单管并流式约占20 % 左右, 其余为单管并流式、径向式、塔内付产蒸汽式及轴——径向式内件。
并流三套管式氨合成塔触媒装量约4. 9 m 3 , 生产能力一般在220 t NH 3 ·d- 1 , 氨净值约12 % , 塔压差为1. 6 M Pa; 双层单管并流式合成塔触媒装量约4. 8 m 3 , 生产能力约240 t N H3·d- 1 , 氨净值约10 % , 塔差压为1. 1 M Pa。
氨合成塔
氨合成塔结构特点及基本要求
基本要求：维持自热、有利于升温还原、催化剂生产强度大；催化剂床层分布合理、保持催化剂活性；气流均匀、压降小；换热强度大、换热体积小、塔内空间利用率高；生产稳定、操作灵活、操作弹性大；结构简单可靠、内件有自由余地。
并流双套管合成塔
轴向冷激式合成塔
冷激：在多层固定床绝热反应器中进行放热反应时，在催化剂层间注入冷料，与高温反应物混合，以直接换热的方式降低反应物温度。
目前大型氨厂用冷激式多，它具有各床层温度调节方便，操作更接近最佳温度的优点。
其操作床层温度分布情况如图39。
冷激式合成塔主要优点：结构简单、催化剂分布和温度分布均匀、控温调温方便、床层通气面大阻力小。
一种径向冷激式合成塔如图40。
其优点是：气体通过床层路径短，通气面积更大，阻力更小；适宜用更小粒度催化剂，提高内表面积，减少内扩散影响；催化剂还原均匀；降低能耗，更适宜于离心式压缩机。
2019-2020学年人教版化学高二选修2自我小测：第一单元课题2_人工固氮技术—合成氨_word版含解析(已纠错)
自我小测1．为了进一步提高合成氨的生产效率，科研中最具有开发价值的是()A．寻找N2的新来源B．研制低温下活性较大的催化剂C．研制500 ℃左右时活性较大的催化剂D．研制耐高温、高压的材料，用于建造氨合成塔2．合成氨时既要使合成氨的产率增大，又要使反应速率加快，可采取的办法是()①减压②加压③升温④降温⑤及时从平衡混合气中分离出NH3⑥补充N2或H2⑦加催化剂⑧减小N2或H2的量A．③④⑤⑦B．②④⑥C．②⑥D．②③⑥⑦3．关于氨的合成工业的下列说法正确的是()A．从合成塔出来的气体，其中氨气一般占15%，所以生产氨的工业的效率都很低B．由于NH3易液化，N2、H2可循环使用，所以总的说来氨的产率很高C．合成氨工业的反应温度控制在400～500 ℃，目的是使平衡向正反应方向进行D．合成氨工业采用10～30 MPa，是因该条件下催化剂的活性最好4．下列有关合成氨工业的叙述，可用勒夏特列原理来解释的是()A．使用铁触媒，使N2和H2混合气体有利于合成氨B．高压比常压条件更有利于合成氨的反应C．500 ℃左右比室温更有利于合成氨的反应D．合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率5．化工生产中，为加快反应速率应优先考虑的措施是()A．选用适宜的催化剂B．采用高压C．采用高温D．增大反应物浓度6．1913年德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法，从而大大满足了当时日益增长的人口对粮食的需求。
下列是哈伯法的流程图，其中为提高原料转化率而采取的措施是()A．①②③B．②④⑤C．①③⑤D．②③④7．氨催化氧化是硝酸工业的基础，在某催化剂作用下只发生主反应①和副反应②，有关物质产率与温度的关系如图。
4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)ΔH1＝－905 kJ·mol－1①4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)ΔH2＝－1 268 kJ·mol－1②下列说法中正确的是()A．工业上氨催化氧化生成NO时，温度应控制在780～840 ℃之间B．为了提高反应速率，工业上常采用物料n(O2)∶n(NH3)为1.7～2.0C．加压有利于NH3生成NO，不利于NH3生成N2D．N2(g)＋O2ΔH＝－181.5 kJ·mol－18．合成氨的流程示意图如下：回答下列问题：(1)工业合成氨的原料是氮气和氢气。
氨合成塔说明书
氨合成塔被称为合成氨厂的心脏，它是整个合成氨厂生产过程中的主要关键设备之一。
本次氨合成塔设计的内容包括工艺流程的设计、内件结构、材料、外壳结构的选择、工艺计算、强度计算、消防及其它辅助设备的设计、主要零部件的制造工艺、安装、检查与维修。
是以提高其工作能力、生产效率为目的而设计的操作方案。
本题目涉及的知识面很广，包括工程制图、材料力学、机械原理、机械设计、化工原理、过程机械制造、过程流体机械、过程设备设计、GB12337-1998及GB150-1998等。
关键字: 氨合成塔工艺计算强度计算辅助设备设计Synthetic ammonia tower known as the heart of synthetic ammonia plant, which is the synthetic ammonia plant production process one of the key equipment.This is the design of synthetic ammonia tower, the design includes processes for the design, within a structure, materials, mechanical structure choice, crafts calculation, the calculation of intensity, fire and other ancillary equipment design, the main components of manufacturing processes, installation, inspection and maintenance. Is working to enhance its capacity, efficiency of production design for the purpose of the operation. The topics covered a wide range of knowledge, including engineering mapping, materials mechanics, mechanical principles, mechanical design, chemical engineering principles, process engineering, process fluid machinery process equipment design, GB12337-1998 and GB150-1998Key word: synthetic ammonia tower；crafts calculation；the calculation of intensity；ancillary equipment design目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 氨合成塔的发展状况 (1)1.2 氨合成塔的设计要求 (1)1.3氨合成塔的设计原则 (1)第2章氨合成塔的工艺设计 (3)2.1氨合成塔的工艺流程 (3)2.2工艺条件 (3)2.3 物料衡算 (4)2.4 热量衡算 (4)第3章氨合成塔的结构设计 (6)3.1 材料选用 (6)3.2触媒筐方案计算 (6)3.2.1已知条件 (6)3.2.2 内件结构选型 (6)3.2.3 触媒筐结构方案 (7)3.2.4 各传热系数的计算 (8)3.2.5 对计算结果进行校验 (12)3.3 热交换器的计算 (14)3.3.1 设备选型及设计条件 (14)3.3.2 换热器热量计算 (14)3.3.3 换热器有效长度的计算 (16)3.3.4 计算总传热系数K (20)3.3.5 换热器管板厚的确定 (21)3.3.6 换热管稳定性校核 (22)3.4 氨合成塔筒体设计 (23)3.5 氨合成塔封头的设计 (24)3.5.1 封头的结构形式 (24)3.5.2 封头的设计计算 (24)3.6确定群座壁厚 (25)3.7 风载荷计算 (26)3.8 地震载荷的计算 (28)3.9 各种载荷产生的轴向应力计算 (28)3.10 塔体强度及轴向稳定性校验 (29)3.11 裙座强度及轴向稳定性校验 (30)3.12 基础环设计 (31)第4章氨合成塔的安装和维护检查 (33)4.1 氨合成塔的安装 (33)4.1.1 底座的安装 (33)4.1.2 外筒的氨装 (33)4.1.3 内件的安装 (34)4.3 氨合成塔的检查 (35)4.3.1 定期检查 (36)4.3.2 非定期检查 (36)结论 (37)参考文献 (38)致谢 (39)第1章绪论1.1 氨合成塔的发展状况我国的氨合成工业从薄弱迅速发展起来，在短短几年里设计和采用了三套管、单管并流、两次合成等多种新型氨合成塔；换热器的型式也发生了很大的变化，从单一转化为多样化，高效传热，回收热能、节省能源，使氨合成塔的生产能力大大提高，技术经济指标有所改善。
第七章 合成氨
氮是蛋白质中的主要组成部分，蛋白质用来维持植物和动物 的生命。空气中含有79％（体积）的氮。但是大多数植物不 能直接吸收这种游离的氮。只有当氮与其他元素化合以后， 才能为植物所利用。这种使空气中游离态氮转变成化合态氮 的过程。称为“氮的固定”。固定氮的方法很多，合成氨 法是目前世界各国采用最广、最经济的方法。 氨的合成及其加工，首先用于生产肥料，液氨含氮82.3％， 本身就是一种高效肥料，可直接施用，但因易挥发，液氨的 储存、运输与施肥都需要一套特殊的设备。目前大多将氨与 其他化合物加工成种固体氮肥和部分液体肥料，如尿素、氯 化铵、氨水和碳化氨水等。
（2）铁催化剂的还原 氨合成的铁催化剂中的Fe3O4必须将其 还原成金属铁后才有催化活性，催化剂还原的反应式为：
Fe3O4 + 4 H 2 ⇔ 3Fe + 4 H 2O
催化剂经还原处理后，晶体被还原成细小的α-Fe晶体，它们 疏松地附在氧化铝的骨架上，还原前后表观容积并无显著改 变，因此，除去氧后的催化剂便成为多孔的海绵状结构。催 化剂的颗粒密度（表观密度）与纯铁的密度（7.86g/cm3） 相比要小得多，说明孔隙率是很大的，一般孔呈不规则树枝 状。还原态催化剂的内表面积约为4～6m2／g。
氨不仅对农业有着重要作用，而且也是重要的工业 原料。氨可以加工成胺与磺胺，是合成纤维及制药 的重要原料；尿素不仅是高效肥料，而且又是制造 塑料、合成纤维和医药的原料；在制碱、石油炼制 和橡胶工业以及冶金、采矿、机械加工等工业部门， 也都要用到氨或氨的加工品；此外，在食品、冷冻 工业上，氨是最好和最常用的冷冻剂。氨对于国防 工业也十分重要，氨氧化可制成硝酸，在炸药工业 中，硝酸是基本的原料，用硝酸作硝化剂可以制得 三硝基甲苯、三硝基苯酚、硝化甘油及其他各种炸 药。所以氨是基本化工产品之一，在国民经济中占 有十分重要的地位。
各型氨合成塔内件比较
各型氨合成塔内件比较氨合成塔是用于合成氨气的关键设备，其内部组件的选择和比较对于提高氨气的产量和纯度至关重要。
以下是各种类型的氨合成塔内部组件的比较：1. 吸收器（Absorber）吸收器是氨合成塔中的关键组件之一，用于去除产生的废气中的不纯物质。
在吸收器中，氨气与水接触并发生化学反应，形成水合氨。
常用的吸收器类型包括板式吸收器、填料吸收器和静态混合吸收器。
板式吸收器具有较高的传质效率和操作灵活性，但成本较高。
填料吸收器使用填料材料增加了气液接触面积，但清洗和维护困难。
静态混合吸收器结构简单，维护方便，但传质效率较低。
2. 变换器（Converter）变换器是氨合成塔中的核心组件，用于催化氮气和氢气的反应生成氨气。
常见的变换器类型包括管壳式变换器和板式变换器。
管壳式变换器具有较高的换热效率和维护便利性，但存在管壁堵塞和换热表面容易受到腐蚀的问题。
板式变换器具有更大的冷却表面和更好的热传导性能，但清洗和维护复杂。
3. 分离器（Separator）分离器是氨合成塔中用于分离氨气和未转化的气体的重要组件。
常见的分离器类型包括空气式分离器和液氨式分离器。
空气式分离器通过冷却和压缩将氮气和氢气分离，然后将氢气再循环回变换器。
液氨式分离器通过减压和冷却将氨气和未转化的气体分离，然后从液体中将氨气解吸出来。
空气式分离器具有较低的能耗和更好的气体分离效果，但液氨式分离器较为简单和便宜。
4. 加热器（Reactor Heater）加热器在氨合成塔中的作用是提供变换器所需的热量，以促进反应的进行。
常见的加热器类型包括蒸汽加热器和电热加热器。
蒸汽加热器具有较高的换热效率和操作控制性能，但需要蒸汽供应系统。
电热加热器结构简单，维护方便，但能耗较高。
除了上述的组件比较，还有许多其他的内部组件对氨合成塔的性能也有影响，如循环泵、冷却器、压缩机等。
此外，选择适合特定应用的材料和适当的工艺参数也是提高氨合成塔效率和延长使用寿命的关键因素。
高中化学 走进化学工业 课题2 人工固氮技术——合成氨学案 2()
课题2 人工固氮技术-—合成氨1．了解工业合成氨的基本原理、基本生产过程以及合成氨工业的发展.2．了解工业获得合成氨的大量廉价原料气的方法,了解合成氨原料气循环利用的原理和重要意义。
3．了解工业合成氨与环境的关系。
德国化学家哈伯(1868—1934）一生从事化学研究，曾在1906年发明了氨的合成法，1908年又发明了合成氨的催化剂，为工业化生产奠定了基础.思考：如何利用空气中的氮气来合成氮肥呢?答案：氮气与氢气在高温、高压和催化剂条件下生成氨气，由氨气来合成氮肥.一、合成氨的反应原理1．反应的化学方程式工业合成氨反应的化学方程式________________________________________。
2．反应的特点（1）____________________反应；（2）____________________反应;（3）气体分子总数____________________的反应。
3．适宜化工生产条件的选择温度：____________；压强：______________;催化剂：____________________。
自主思考：①合成氨反应中催化剂的主要作用是什么?②合成氨方案的主要优点是什么？二、合成氨的基本生产过程主要包括三个步骤：________、________、________。
1．制备合成氨的原料气（1）制备氮气方法一：__________________________。
方法二：________________________________。
（2)制备氢气方法一：水蒸气与碳反应，化学方程式为__________________。
方法二:甲烷与水蒸气反应,化学方程式为______________________；____________________________.2．原料气的净化（1)除去H2S(用氨水）的化学方程式为______________________。
氨合成塔方案
￠1000氨合成塔工艺配管改造方案一、改造目的：根据公司2010年技术改造初步方案，一期工程氨合成在现有基础上增加1万吨合成氨能力，在现有合成氨设施配置（除￠600合成塔外）前提下增加一台￠1000×22005氨合成塔，同时淘汰二台￠600的氨合成塔，改造后形成5万吨/年合成氨能力，其他设施不动。
二、改造内容：1、增加一台￠1000×22005氨合成塔，采用南京国昌冷激式内件（二轴二径结构），同时淘汰二台￠600的氨合成塔。
2、将二台￠600的氨合成塔二进二出管线（即一进、一出、二进、二出4条管线）进行盲堵，同时对￠1000氨合成塔一进、一出、二进、二出及冷副线，冷激管线进行工艺配管安装。
3、新阀架设置在压缩机厂房北墙外，靠近￠1000氨合成塔框架。
4、￠1000氨合成塔就位，￠1000氨合成塔框架制作安装。
5、新配管道上温度、压力、分析取样点等据工艺要求进行配套设置，￠1000氨合成塔塔壁温度制作安装。
三、具体实施方案：1、合成循环机管线不动，与￠1000氨合成塔不直接相连的管线不动，与二台￠600的氨合成塔相连的工艺管线进行盲堵。
2、据￠1000氨合成系统改造部分工艺流程图进行具体的配管安装。
（后附工艺流程图）3、￠1000氨合成塔一出冷激副线利用现￠600的氨合成一出管线及阀门，将现￠600的氨合塔一进管线（￠102×17）配至塔前换热器冷气进口管上。
（附工艺管线图）4、将循环机油分出口管由￠102×17加粗为￠159×28，并加异径三通引至新阀架处，再进￠1000氨合成塔一入进口。
（附工艺管线图）5、￠1000氨合成塔一出管（￠159×28）配至塔前换热器冷气进口管上（附工艺管线图）。
6、塔前换热器冷气出口加粗（￠219×35）配至￠1000氨合成塔阀架上再引至二进管上（附工艺管线图）7、￠1000氨合成塔二出管（￠219×35）配至废锅热气进口管上（附工艺管线图）。
氨合成塔
2，5，4 氨合成塔
氨合成塔，是在高压、高温下用来使氮气和氢气发生催化反应以进行氨合成的设备。
氨合成塔是合成氨厂的心脏，是一种结构复杂的反应器。
现在工业上氨合成是在压力15.2～30.4MPa、温度400～520℃下进行的，为防止高压、高温下氢气对钢的腐蚀，氨合成塔由耐高压的封头、外筒和装在筒体耐高温的内件组成。
内件外有保温层，操作时进塔的冷气体流过内、外筒间的环隙，从而避免外筒温度过高。
这样，外筒只承受高压，可用低合金高强度钢制作。
内件虽然是在高温下操作，但是只承受氨合成塔进出口的压力差，可用耐热镍铬合金钢制作。
内件包括催化剂筐和换热器两个主要部分，筐内装铁催化剂，氨合成反应在此进行。
换热器有列管式、螺旋板式和波纹板式，其中以列管式采用最多。
氨合成催化剂在开车之前必须还原,还原需要提供一定的热量,为此中小型氨合成塔内部装有电加热器，大型氨合成塔则采用塔外设置开工加热炉的办法来解决。
在给定的铁催化剂和压力下，氨合成温度不同，反应速度也不同。
对于一定的氨含量，氨合成反应速度最大时的温度称为最佳温度，此最佳温度随着氨含量增大而降低。
由于氨合成为放热反应，催化剂床层的温度将随着反应进行而不断升高。
为使氨合成反应能在接近最佳温度下进行，需要采取措施移走多余的热量。
工业上按传热方式区分催化剂筐的类型。
合成氨主要设备构造及设备一览表
合成氨主要设备构造及设备一览表第一节主要设备构造1 1＃氨合成塔（1）构造合成塔由高压外筒和内件两部分组成：主要有触媒筐、菱形分布器、层间换热器、下部换热器、电加热器组成。
（2）塔内流程主线气体由一进合成塔后，沿内外筒环隙下行，从塔下部一出出来，经气气换热器换热，由塔下部二次入口入塔，经过下部换热器管间换热后，在集气盒内与从塔底部来的冷副气体混合，然后由中心管上行至上层触媒顶部后进入触媒层，一冷激气通过冷激管到达埋在上层触媒内的菱形分布器与上层触媒来的主线气体混合通过触媒层。
另一冷激气通过冷激管，从层间换热器底部进入换热器管间，换热后沿中心管外套筒上行至上层触媒顶部，与主线气体混合通过触媒层，然后进入层间换热器管内，气体出换热器后大部分径向流动通过下层触媒，少部分作轴向通过。
气体出下部触媒后进入下部换热器管内，换热后从二次出口出塔。
2 2＃氨合成塔（1） 构造：合成塔由高压外筒和内件两部分组成：主要有触媒筐、下部换热器、电加热器组成.（2）塔内流程气体从一次入口进入，沿内外筒之间的环隙向下流动，进入下部换热器管间。
然后再进入上部换热器管间。
从上部换热器管间出来的气体进入分气盒，冷副来的气体不经换热直接进入分气盒，气体被分配到各个内冷管，再从外冷管出来进入集气盒，从集气盒出来的气体进入中心管，中心管出来的气体进入触媒层进行反应，反应后的气体从触媒层下部出来，进入上部换热器管内，然后从一次出口出来进入废锅，从废锅出来的气体由合成塔二次入口进入，进入下部换热器管内，然后从二次出口出来。
3 冷交(1) 构造：外壳、换热器、中心管、集气盒、NH 3分离套筒、旋流板。
(2)冷交内流程氨冷器来的气体，由底部进入塔二进二出气体入口气体入口一出冷交外壳换热器中心管分气盒环形档板分离套筒 内，沿升气管上升后从上部出口出来，经过旋流板分离掉部分液氨后继续向上进入氨分离套筒，从套筒内部通过套筒上的矩形孔依次向外流动，进行液氨分离，出套筒后向上进入换热器管间，与管内气体进行换热，最后从上部出口出冷交。
氨合成塔内件工作原理及用途说明
进口设备用途说明设备名称使用单位联系人及电话详细用途：（请描述设备的工作原理，具体的用途以及进口的必要性）一、设备的工作原理：氨合成塔内件分为三个轴径向型的催化剂床层和两个内部换热器。
进料合成气从底部进入合成塔，由下往上流动并冲刷塔外壳，使外壳保持一较低温度。
合成气到达顶部后，进入中心环管，向下流动至管子底部，紧接着依次向上通过位于第二床层中央和第一床层中央的两个内部换热器的管侧。
在这两个换热器中，利用热交换方式，合成气被加热至第一床层入口温度，同时离开第二床层和第一床层的产品气被依次冷却。
这两个换热器的管侧出口气体温度是分别利用两个旁路控制的，两个旁路是从顶部管口进入合成塔。
合成气到达第一床层后，以轴径向方式通过催化剂床层，在氨合成催化剂的作用下，以及高压高温的条件下，合成气中的氢气和氮气发生反应并生成氨。
产品气离开第一床层后，如上面所述的，产品气被进入第一床层的冷气体冷却后进入第二床层，进一步发生氨合成反应。
产品气离开第二床层后，同样地经冷却进入第三床层，进一步生成氨。
最后气体通过出口集气管由合成塔底部被送出。
二、用途：氨合成塔内件是整个氨合成回路的核心设备，用于确保进料合成气在高温高压的条件下充分反应，得到较高的氨转化率。
本合成塔内件采用三床两换热型式以及轴径向的塔内气体分布形式，这种具有较高热力学效率的合成塔内件结构既节约塔内空间，又提高了催化剂的利用率和氨的单程转化率。
三、进口的必要性：得益于采用了轴径向技术，合成塔内部空间利用系数高，容许使用小颗粒催化剂（1.5÷3 mm）并保证了几乎100%的催化剂利用率，相同的产量装置既可以提高生产效率又可降低设备的尺寸。
该技术商是轴径向设计的先驱，在该领域具有多年的经验，完全有利于优化设备的设计和保证整装置的稳定高效运行。
该技术商的设计采用倒碟形头部（凸面向上）来封住可移触媒筐的底部。
第三床是和内筒联为一体的，因此其底部是常规形状的。
合成氨工艺操作规程
合成氨工艺操作规程精炼后的氢、氮混合气在较高的压力、温度及催化剂存在的条件下合成为氨。
由于反应后气体中氨含量不高，故分离氨后的氢、氮气循环使用。
目前工业上仍普遍采纳中压法生产，使用铁系催化剂。
近年来围绕合成氨生产的节能降耗，对合成操作条件进行优化，在工艺流程、设备及催化剂上作了某些改进，专门是在氨合成反应热的利用上作了许多工作，取得了一定成效。
第一章岗位任务与工艺原理第一节岗位任务由压缩机七段（六段）出口总管送来的合格精炼气，在高温高压下，借助催化剂的作用，进行化合反应生成氨，经冷凝分离得到液氨，液氨送尿素车间生产尿素，部分液氨送有关岗位氨冷器，汽化后去冷冻岗位循环使用，合成放空气经提氢岗位回收后，氢气回压缩机四段加压后返回系统重复利用，尾气与净氨后的氨贮槽解吸气混合送造气吹风气回收燃烧炉助燃。
第二节差不多原理1氨合成的生产原理氨合成反应的化学方程式：N2＋3H22NH3＋Q氨合成反应的特点：①可逆反应②放热反应：A标准状况下（25℃）101325KPaB每生成1mol NH3放出46.22KJ热量③体积缩小的反应：3摩尔氢与1摩尔氮生成2摩尔氨，压力下降④必需有催化剂存在才能加快反应2 氨合成反应的平稳氨合成反应是一个可逆反应，正反应与逆反应同时进行，反应物质浓度的减少量与生成物质浓度的增加量达到相等，氨含量不再改变，反应就达到一种动态平稳。
从平稳观点来看：提高反应温度，可使平稳向吸热反应方向移动，降低温度向放热方向移动。
3 氨合成反应速度及阻碍合成反应的因素反应速度是以单位时刻内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加量来表示的。
阻碍氨反应速度的因素：3.1压力：提高压力能够加快氨合成的速度，提高压力确实是提高了气体浓度，缩短了气体分子间的距离，碰撞机会增多，反应速度加快。
3.2温度：温度提高使分子运动加快，分子间碰撞的次数增加，又使分子克服化合反应时阻力的能力增大，从而增加了分子有效结合的机会，关于合成反应当温度升高，加速了对氮的活性吸附，又增加了吸附氮与氢的接触机会，使氨合成反应速度加快。
氨合成塔内件工作原理及用途说明
氨合成塔内件工作原理及用途说明氨合成塔是一种化工设备，用于氨的合成反应。
其工作原理主要包括气相合成反应和吸收剂回收两个过程。
氨合成反应是在高温和高压条件下进行的，通常使用铁作为催化剂。
反应的化学方程式为：3H2+N2→2NH3、反应在氨合成塔内进行，氢气和氮气被分别送入塔底，经过填料层的混合，进入催化剂层。
在催化剂的作用下，氢气和氮气发生反应生成氨气。
反应生成的氨气随着废气从塔顶排出。
为了提高氨的回收率，同时减少氨气的损失，氨合成塔内还设置了吸收剂回收系统。
吸收剂回收的过程是将废气中剩余的氨气通过吸收剂溶解。
吸收剂一般选择水或者硫酸作为溶剂，废气通过喷淋或者喷雾装置与吸收剂充分接触。
废气中的氨气通过溶解到吸收剂中，然后将含有氨的吸收剂输送到后续的回收装置中进行分离。
分离后，氨可以再次循环使用，而吸收剂则可以再次被使用。
氨合成塔主要应用于氨的工业生产中。
氨是一种重要的化工原料，广泛用于农业、化肥、制药、合成纤维等行业。
它可以作为植物的营养物质，用作化肥的主要成分，可以促进农作物的生长和产量。
此外，氨还可以用于制造硝酸、硫酸等化工产品，用作溶剂、脱氧剂、腐蚀剂等。
在制药工业中，氨可以用作药物原料的合成和中间体的制备。
合成纤维行业中，氨可以用于合成尼龙、聚酯等纤维材料。
总之，氨合成塔是一种用于氨的合成反应的化工设备，通过催化剂催化氢气和氮气的反应来生成氨气。
为了提高氨的回收效率，还设置了吸收剂回收系统。
氨合成塔主要应用于农业、化肥、制药、合成纤维等行业，用于氨的工业生产。
氨合成塔
ф1200mm一轴两径向氨合成塔检修技术规程1 总则本规程适用于ф1200mm轴一径向氨合成塔的维护和检修1.1 设备的规程及工艺参数1.1.1 主要结构本设备为两轴一径氨合成塔，由塔体和内件组成，内件由轴向触媒筐、冷激器、层间换热器、径向触媒筐、下部换热器、电加热器及热电偶组成。
1.1.2 设备规格：ф1200×133×19124mm1.1.3 设备重量：总重量为150410kg，其中内件不锈钢为19120kg，触媒重为28103kg。
1.1.4 主要技术性能：见表12 检修周期检修类别中修大修间隔期（月）60 120检修时间（天）15 203 检修内容3.1 中修内容3.1.1 对容器进行外部宏观检查；3.1.2 修复更换部分阀门；3.1.3 检查、修理或更换电加热炉丝；3.1.4 检查、校验热电偶；3.1.5 更换触媒或内件；3.1.6 壳体内壁进行宏观检查；3.1.7 二次出口管宏观检查。
3.2 大修内容表1 主要技术性能3.2.1 全部中修内容-127-3.2.2 拆掉保温层，检查设备外壁锈蚀情况，宏观检查外部壳程内径壁厚总高设计压力工作压力设计温度1200mm133mm19124mm31.5MPa<31.5MPa筒体<200℃出口<400℃工作介质容积腐蚀裕度纵焊缝系数容器类别H2 N2 CH4 Ar NH318.3m32mm内筒1、层板0.95III电加热器功率电压相数800Kw已更换0-650V3电热丝直径及长度比功率ф１２mm<≈148.5m84Kw/m3触媒轴向触媒筐径向触媒筐设计压力设计温度≤530℃触媒型号触媒直径触媒体积试验压力0.8MPaA110-1第一层ф3.5-ф4.5第二层ф4-ф5mm第一层1.3m3第二层2.86m31.4MPa（1.6）设计压力设计温度触媒型号触媒直径触媒体积试验压力0.8MPa≤530℃A110-1ф2.2-3.3mm5.36m31.4MPa（1.6 )层间换热器下部换热器设计压力设计温度列管数量列管规格换热面积试验压力0.8MPa管内510-430℃?管间200-400℃4775根ф10×1.5mm82.2m21.4MPa设计压力设计温度列管数量列管规程换热面积试验压力0.8MPa管内470-365℃?管间200-400℃4554根ф10×1.5mm111.8 m21.4MPa-128-缝有无裂纹，检修完后除锈、防腐、保温；3.2.3 壳体及高压紧固件按HG25001《压力容器维护检修规程》全面检验；3.2.4 二次大修进行一次壳体强度水压试验；3.2.5 测量壳体的不垂直度及内壁的椭圆度；3.2.6 内件各管件进行全面检测；3.2.7 内件筐体进行全面检测；3.2.8 层间换热器和下部换热器进行水压试验；3.2.9 下部四通进行全面检验；3.2.10 高压管道进行全面检测。
氨合成塔内件安装方案及过程控制
氨合成塔内件安装方案及过程控制氨合成塔是一种用于合成氨气的装置，其内部件的正确安装和过程控制对于塔的性能和产氨效率具有重要影响。
以下是氨合成塔内件安装方案及过程控制的详细介绍。
一、氨合成塔内件安装方案1.塔底分布器的安装：塔底分布器是将进入塔底的氨气和反应气体均匀分布到塔床上的关键设备。
其安装步骤如下：a.将分布器的支撑架固定在塔底，确保支撑架水平稳定。
b.将分布器安装在支撑架上，并与塔底密封，确保气体无泄漏。
c.对分布器进行密封测试，确保分布效果均匀。
2.塔床填料的安装：塔床填料的选择和安装对于氨合成的反应效果和塔床压降有直接影响。
其安装步骤如下：a.将填料依次均匀分布在塔床上，确保填料层均匀且稳定。
b.在填料层之间设置填料支撑层，以增加填料层的稳定性。
c.对填料层进行检查和修整，确保填料的安装质量。
3.催化剂的装载：催化剂是氨合成反应中的关键组成部分，其质量将直接影响到氨气的合成效率。
其装载步骤如下：a.将催化剂通过入口装载到塔底，确保催化剂层均匀且密实。
b.对催化剂层进行振实和压实，以增加催化剂颗粒的接触面积。
c.对催化剂层进行密封测试，确保催化剂的装载质量。
二、氨合成塔内件过程控制1.温度控制：氨合成反应需要在适宜的温度范围内进行，过高的温度会导致催化剂失活，过低的温度会影响反应速率。
因此，通过控制进料气体的温度和循环冷却水的流量，来控制塔床的温度。
2.压力控制：适宜的压力有助于增加氨气的合成效率，但过高的压力会造成设备压力过大和能耗增加。
因此，通过控制进料气体的压力和尾气的排放压力，来控制塔床的压力。
3.气体流量控制：适宜的气体流量有助于保持塔床内的气体混合均匀，从而提高反应效率。
通过控制进料气体和废气的流量，来控制气体的流动速度和塔床内的气体分布。
4.床层压降控制：床层压降是指气体在塔床内通过填料层时产生的阻力。
过大的压降将影响气体的流动速度和催化剂的活性。
通过监测床层压降，并调整气体流量和填料层的高度，来控制床层压降的大小。
叙述氨合成反应塔的结构
叙述氨合成反应塔的结构氨合成反应塔是一种用于制备氨气的装置。
氨气作为重要的工业原料应用广泛，而氨合成反应塔作为一种成熟的技术设备已经被广泛应用于各行各业。
一般来说，氨合成反应塔包括反应器、加热器、冷却器、分离器、循环器、控制系统等几大部分。
其中，反应器是核心部分，它是进行氨合成反应的主要部位。
氨合成反应塔的反应器通常由一系列垂直圆柱状或矩形状容器组成，这些容器中充满了一种叫做催化剂的材料。
当气体在催化剂上通过时，它们会在催化剂表面发生反应，从而生成氨气。
在反应器中，气体和催化剂之间必须维持一定的物理和化学状态。
物理状态方面，要保证气体对催化剂表面的均匀通气，同时保持催化剂层的稠密度。
化学状态方面，要使反应器中的气体组分、气体速度、反应温度、反应压力等参数处于正确的区间范围内，以保证氨气的产量和质量。
除了反应器之外，氨合成反应塔还配备了加热器和冷却器，以保证反应器中正常的反应温度。
在加热器中，冷却液或蒸汽通过加热装置给反应器提供热量。
在冷却器中，水或其他冷却液通过冷却装置给反应器散热。
通过这样的加热和冷却措施，反应器中的温度可以在一定范围内控制，使氨气产量达到最大值或最大化。
反应器中产生的气体混合物还需要进行分离。
这是通过分离器完成的，分离器的作用是将氮、氢和氨等气体有效地分离开来。
分离器多采用洗涤塔、吸收塔或者膜分离器等技术实现。
循环器也是氨合成反应塔中的重要部分。
循环器将分离器中分离出的反应剂气体，经过压缩与冷却后，再回流至反应器中进行循环使用，以增加反应剂的利用率。
最后，氨合成反应塔还需要一个控制系统。
这个系统需要对反应器中的所有参数进行实时监控和调整，以保证反应器中物理和化学状态的稳定性，从而保证氨气的产量和质量。
控制系统包括多个传感器和控制器，可实现全自动化控制，保证整个系统的工作安全稳定和高产高效。
综上所述，氨合成反应塔是一种复杂的工业装置，它的结构涉及到多重设备与工艺过程，需要严密的设计与制造。
合成氨合成塔反应方程式
合成氨合成塔反应方程式
嘿，朋友们！你们知道合成氨合成塔的反应方程式吗？哈哈，那可是相当重要的呀！
合成氨的反应方程式就是：N₂ + 3H₂⇌ 2NH₃。
这就好比一场奇妙的舞蹈，氮气和氢气这两位“主角”在特定的条件下，在合成塔这个“大舞台”上，相互交织、融合，最终跳出了氨气这个“优美的舞步”。
想象一下，氮气就像一个沉稳的“大力士”，氢气呢，则像三个灵活的“小精灵”，它们在合成塔中相遇，发生奇妙的反应。
就如同一场精彩的魔术表演，在魔术师的指挥下，看似不可能的事情就这么神奇地发生了！这可不是随随便便就能实现的哦，需要严格的条件和精妙的设计。
在实际生产中，为了让这个反应更好地进行，我们得像呵护宝贝一样精心照料各种条件呢。
温度、压力、催化剂，一个都不能马虎！温度就像是烹饪时的火候，太高或太低都不行，得恰到好处；压力呢，就如同给反应施加的一股力量，要合适才行；而催化剂呀，那简直就是这场反应的“魔法棒”，能让一切变得更加顺利和高效。
你看那些大型的化工厂，合成氨的过程就如同一场宏大的交响乐演奏。
各个环节紧密配合，工程师们就像是指挥家，精准地把控着每一个音符，让反应奏响出美妙的乐章。
这可不是一朝一夕就能做到的，需要无数人的努力和智慧呀！
所以说呀，合成氨合成塔反应方程式虽然看似简单，但背后蕴含的学问和意义那可真是深远无比呢！大家可千万不要小瞧了它哟！。
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氨合成塔
在高压、高温下用来使氮气和氢气发生催化反应以进行氨合成的设备。
氨合成塔是合成氨厂的心脏，是一种结构复杂的反应器。
目录
∙1基本资料
∙2技术原理
∙内部换热
∙间断换热式
氨合成塔- 基本资料
在高压、高温下用来使氮气和氢气发生催化反应以进行氨合成的设备。
氨合成塔是合成氨厂的心脏，是一种结构复杂的反应器。
现在工业上氨合成是在压力15.2～30.4MPa、温度400～520℃下进行的，为防止高压、高温下氢气对钢材的腐蚀，氨合成塔由耐高压的封头、外筒和装在筒体内耐高温的内件组成。
内件外有保温层，操作时进塔的冷气体流过内、外筒间的环隙，从而避免外筒温度过高。
这样，外筒只承受高压，可用低合金高强度钢制作。
内件虽然是在高温下操作，但是只承受氨合成塔进出口的压力差，可用耐热镍铬合金钢制作。
内件包括催化剂筐和换热器两个主要部分，筐内装铁催化剂，氨合成反应在此进行。
从催化剂筐出来的热气体温度通常在460℃
以上，进氨合成塔的冷气体温度根据流程的不同，有的为20～30℃,有的可达140℃以上。
为了使进氨合成塔的气体能加热到反应温度，同时又能冷却反应后气体，在塔内还设有换热器。
换热器有列管式、螺旋板式和波纹板式，其中以列管式采用最多。
氨合成催化剂在开车之前必须还原（见氨合成）,还原需要提供一定的热量,为此中小型氨合成塔内部装有电加热器，大型氨合成塔则采用塔外设置开工加热炉的办法来解决。
在给定的铁催化剂和压力下，氨合成温度不同，反应速度也不同。
对于一定的氨含量，氨合成反应速度最大时的温度称为最佳温度，此最佳温度随着氨含量增大而降低。
由于氨合成为放热反应，催化剂床层的温度将随着反应进行而不断升高。
为使氨合成反应能在接近最佳温度下进行，需要采取措施移走多余的热量。
工业上按传热方式区分催化剂筐的类型。
[1]
氨合成塔- 技术原理
内部换热
式又称连续换热式。
特点是在催化剂床层中设置
冷却管，通过冷却管进行床层内冷热气流的间接
换热，以达到调节床层温度的目的。
冷却管形式
有单管、双套管和三套管之分，根据催化剂床层
和冷却管内气体流动方向的异同，又有逆流式和
并流式冷却管之分。
以并流双套管式氨合成塔为
例（图1），气体从塔顶部进入,在环隙中沿塔壁
而下,经换热器壳程后到分气盒,分散到各双套管的内冷却管,到管顶
折至外冷却管，气体被预热到铁催化剂的活性温度（通常为400℃左右），再流经设有电加热器的中心管。
从上而下通过催化剂床层，氮气和氢气在此反应后，出催化剂筐，通过换热器管程降低温度，出合成塔。
为控制催化剂床层温度不致过高，有少量气体从冷气旁路管进入塔内，不经换热器壳程，而直接与已经预热的气体混合。
间断换热式
主要特征是反应和换热间断进行。
催化剂床层分为若干段，在段间通入的未预热的氮氢混合气用以直接冷却，称为多层直接冷激式氨合成塔。
按床层内气体流动方向不同，分为沿中心轴方向流动的轴向氨合成塔（图2a）和沿半径方向流动的径向氨合成塔（图2b）。
它们结构简单，易损部件少，内件比较稳妥，多被大型氨厂采用。
氨合成塔图册。