整体锻焊式氨合成塔主要设备材料的选择及论证
整体锻焊式氨合成塔电加热器设计
整体锻焊式氨合成塔电加热器设计1.1 电加热器的作用及其结构氨合成塔内的电加热器主要用于触媒的升温还原，操作不正常时调节进触媒层气体的温度或有些塔由于操作压力低，触媒活性差，反应热不足维持反应气体的自身热平衡，电加热器需经常连续运行。
电加热器加热能力可通过电压调节器调节。
1.1.1 电加热器设计的一般要求1．电加热器功率应满足触媒在升温、还原过程中，所需要的热量。
使触媒得到充分的还原，发挥触媒的活性；2．密封、绝缘性能可靠；3．气流通过电加热器阻力降小；4．结构简单、制造、安装、维修方便；5．材料消耗少，节省贵重金属；6．使用寿命长，电热元件的局部温度，不超过其允许值。
1.1.2 电加热器结构型式选择电加热器一般由上下电极杆、绝缘套管、绝缘垫块、中心吊杆（管）、绝缘子、绝缘子框（夹）、电炉丝（带）、电炉丝导电衬管、联接极、定位环、接线卡等零部件组成。
电加热器的电热元件通过合成塔顶盖开孔用中心吊杆，悬挂在触媒筐中心管内，或悬挂在触媒筐上部。
其引出线通过密封绝缘套管固定在塔堵头（小盖）上，电源进线与此相连。
电加热器的结构型式按电热元件与中心吊杆（管）的组装方式划分，常用的有以下三种。
1．直挂式电炉丝与中心吊杆（管）平行，直挂。
电炉丝穿过绝缘子用绝缘子框（夹）与中心吊杆（管）相联接并定位，这种结构简单，但热效率稍差。
直挂式夹持绝缘子的屏蔽面积较小。
电炉丝均匀布置在气流空间内，电炉丝间距离较大，热辐射的相互吸收和屏蔽较小，电炉丝与空间气流接触面积较大，设计合理时，也能获得较大的传热系数，在三相电加热器中，一般用Y形接线。
在单相中常用V形或W形接线。
无论采用那种接线方式，电热元件与电加热器中心轴线均应平行。
电热元件与中心吊杆（管）及触媒筐中心管管壁间绝缘距离，根据温度和500伏电压等级，应不小于5毫米。
以免产生击穿现象，电热元件下端不固定，以免受热弯曲，而减少绝缘距离，甚至短路。
2．双路螺旋式用两根电炉丝通过耐高温绝缘体旋绕在中心吊杆（管）上。
1800整体锻焊式氨合成塔设计
1800整体锻焊式氨合成塔设计氨合成塔是化工厂中的重要设备，用于合成氨气。
本文将讨论1800整体锻焊式氨合成塔的设计。
1.设计目标氨合成塔的主要目标是实现高效率的氨气合成，并且能够满足生产要求。
设计目标包括：-高产氨量：确保氨合成塔可以产生大量的氨气。
-高氨气纯度：确保合成的氨气纯度达到要求。
-高效能：确保氨合成塔的能源利用率高。
-安全可靠：确保氨合成塔在运行时的安全可靠性。
2.设计要点在设计1800整体锻焊式氨合成塔时，需要考虑以下几个要点：-塔的尺寸与形状：合成塔的尺寸和形状应该能够满足产量要求，并且具备良好的气流流动性。
-塔壁材料选择：由于氨合成反应有较高的温度和压力，塔壁材料需要耐高温、耐腐蚀，并且具备良好的焊接性能。
常用的材料包括碳钢、不锈钢等。
-强化传热设计：氨合成反应需要大量的热量，塔内需要进行传热操作。
通过设计合适的传热设备，如管束或换热器，在保证传热效果的同时，也能减少能量损失。
-催化剂选择：氨合成反应需要催化剂，常见的催化剂有铁、铁铝合金等。
催化剂的选择要考虑其催化活性、稳定性和抗中毒性等因素。
-操作控制：氨合成塔需要进行自动化控制，以确保操作的稳定性和可靠性。
设计合适的控制系统，包括温度、压力和进料流量等参数的监测和控制。
3.安全设计安全是氨合成塔设计的重要考虑因素之一、在设计过程中需要考虑以下安全因素：-压力容器设计：氨合成塔作为一个高压容器，需要符合相关标准和规范，确保其安全可靠性。
-防爆措施：在氨合成塔内部设置合适的爆破片和压力安全装置，以防止过压。
-泄漏监测和报警：设置相应的泄漏监测装置，及时发现和报警，确保操作人员的安全。
-废气处理：在氨合成塔的设计中，需要考虑气体排放的处理问题，以减少对环境的影响。
4.经济性考虑在设计过程中，还需要考虑氨合成塔的经济性问题。
包括设备的购买成本、运行成本和维护成本等。
通过合适的设计和设备选择，可以降低成本并提高经济效益。
综上所述，1800整体锻焊式氨合成塔的设计应该考虑高产量、高氨气纯度、高效能、安全可靠等方面的要求。
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。
整体锻焊式氨合成塔触媒的选择及触媒筐设计
整体锻焊式氨合成塔触媒的选择及触媒筐设计1.1 触媒的选择1.1.1 触媒选择的基本要求氨的合成反应是放热反应，要使氮、氢化合成氨的数量多，就要选择较低的温度，但是温度低了，反应所需时间就要延长。
为了解决这一矛盾关系，可以采用一种能加快反应速度而本身又不起化学变化的物质——触媒，使反应物在较低的温度下，能很快地进行反应。
工业上对触媒的要求，大致可分如下几方面：1．在较低温度下具有较好的活性；2．抗毒性能强；3．足够的机械强度；4．使用寿命长；5．耐热性能好；6．制造过程简单；7．原料来源容易，成本低。
第5章触媒的选择及触媒筐设计针对上述几点要求，目前合成氨工业中普遍采用铁触媒。
在工业生产中，合理地选择触媒型号、颗粒大小和装填方案，具有现实的意义。
如选择不当，将影响该塔型结构特点的发挥。
选择时一般应考虑如下几个方面：1．触媒层的温度分布，应符合触媒最佳的活性温度范围；2．触媒层的阻力，应在允许阻力降的范围之内；3．大颗粒触媒存在内扩散的影响，其活性较小颗粒触媒差；4．触媒层上部气体质量不好时，容易中毒；5．生产后期热点的下移。
1.1.2 触媒的类型选择根据触媒是否还原而分为两类：1．未还原型：如国产的A6，A9，A10型，国外的KM型等。
2．预还原型：如国外的KMR型、KMRC型等。
目前工业上广泛使用以氧化铁为主体，添加氧化铝、氧化钾、氧化钙等不可还原性氧化物的多组分铁触媒。
但是对合成反应有加快速度作用的是活性态的α-Fe，因此在触媒使用前，先需将Fe3O4还原成为α-Fe。
各类型触媒成分如下表：表5-1氨合成用铁触媒成分表第5章触媒的选择及触媒筐设计目前国内大多数工厂采用A6型触媒。
但A9型触媒最适宜反应温度比A6型低25℃，A9型、A10型的最终还原温度比A6型触媒低。
所以对于有条件的生产厂可以采用混装触媒，这样可以发挥各种触媒的特性，又有利于触媒还原的完全，但必须注意高温触媒不宜放在低温触媒上面，以免使低温触媒反复受上层高温触媒带来的水分的氧化，从而影响触媒活性。
整体锻焊式氨合成塔设备类型的选择及论证
整体锻焊式氨合成塔设备类型的选择及论证1.1氨合成塔的结构特点及基本要求氨合成塔是合成氨厂的心脏，作用是使氢氮混合气在塔内催化剂层中合成为氨。
由于氨合成反应在高温高压下进行，因此合成塔不仅应有较高的机械强度，而且应有在高温下抗蠕变和松弛的能力。
同时在高温高压下，氢、氮对碳钢有明显的腐蚀作用。
在合成塔操作介质中，氢、氮、氨是主要成份，氨也会分解为原子氢和氮。
高温高压下氢活性很高，对钢材有剧烈的腐蚀作用，称为“氢蚀”。
氢对钢材的腐蚀有两种形式：一是和钢材表面碳化合引起表面脱碳，使其机械性能恶化，这种现象称为“氢脆”；二是渗透到钢材内部和碳化合生成甲烷，甲烷积聚于金属晶格边界的边孔中，在钢材内部造成裂纹，这种现象“氢腐蚀”。
无论是分子状态或原子状态的氢，与碳都能起反应。
高温高压下，氮与钢材中的铁及其它合金元素也能化合生成硬而脆的氮化物，使钢材失去塑性和韧性而变脆，这称为“氮脆”。
为了适应氨合成的反应条件，合理解决存在的矛盾，氨合成塔第3章设备类型的选择及论证通常由内件与外筒两部分组成，内件置于外筒之中。
进入合成塔的气体（温度较低）先经过内件与外筒之间的环隙，内件的外面设有保温层，以减少向外筒散热。
因而，外筒主要承受高压（操作压力与大气压力之差），但不承受高温，可用普通合金钢或优质低碳钢制成。
内件在500℃左右高温下操作，但只承受环隙气流与内件气流的压差，一般仅为1~2MPa，即内件只承受高温不承受高压，从而可降低对内件材料和强度的要求。
内件一般用合金钢制作，塔径较小的内件也可用纯铁制作。
内件使用寿命比外筒短得多。
内件由触媒筐、换热器和电加热器等三个主要部分构成，大型氨合成塔的内件一般不设电加热器，而由塔外加热炉供热还原触媒。
外筒主要包括筒体、上下端部法兰、封头、电加热器端盖、接管及密封件等等。
在氨合成塔设计过程中，一般应考虑下列问题：1．容积利用率高。
充分利用高压容器空间，多装触媒，使单位容积的生产能力尽可能的大。
氨合成塔内件
氨合成塔内件氨合成塔内件一、引言氨是一种重要的化学原料，广泛用于农业、工业和医药等领域。
氨合成是制备氨的主要方法之一，其核心设备是氨合成塔。
氨合成塔内件是影响氨合成效率和质量的关键因素之一，因此对其结构和性能进行研究和优化具有重要意义。
二、氨合成塔内件分类1.填料填料是氨合成塔内最常见的组件之一。
它们可以提高反应器表面积以增加反应速率，并提供通道以促进反应物混合。
常用的填料包括球形填料、环形填料、骨架网格等。
2.催化剂催化剂是促进反应速率的物质。
在氨合成中，铁钼催化剂被广泛使用。
这种催化剂可以通过增加表面积来提高反应速率，并且可以在低温下有效地促进反应。
3.分布器分布器用于将流体均匀地分配到塔床中。
它们通常由金属或陶瓷制成，具有多个孔洞以确保液体均匀分布。
4.收集器收集器用于将反应产物从塔床中收集。
它们通常由金属制成，具有多个孔洞以确保气体均匀流出。
三、氨合成塔内件的性能要求1.高效传质传质是氨合成过程中的关键步骤之一。
因此，氨合成塔内件需要具有优异的传质性能，以确保反应物在塔床中快速混合和反应。
为了实现高效传质，填料和分布器必须具有大量的表面积和细小的孔径。
2.低压降压降是流体通过塔床时遇到的阻力。
为了实现高效的氨合成，氨合成塔内件需要具有低压降特性，以确保反应物在塔床中快速流动并混合。
因此，在设计和选择填料、分布器和收集器时必须考虑其对压降的影响。
3.耐腐蚀性氨合成过程中产生的化学物质可能会对内部组件造成腐蚀。
因此，氨合成塔内件需要具有良好的耐腐蚀性能，以确保其长期稳定运行。
常用的耐腐蚀材料包括不锈钢、陶瓷和塑料等。
4.高强度和稳定性氨合成塔内件需要具有足够的强度和稳定性，以承受高压和高温等极端条件下的应力。
此外，它们还需要具有良好的耐久性，以确保长期稳定运行。
四、氨合成塔内件的优化为了提高氨合成效率和质量，氨合成塔内件需要不断优化。
以下是一些常见的优化措施：1.改进填料结构填料是氨合成塔内最常见的组件之一，其结构对传质效率和压降特性具有重要影响。
整体锻焊式氨合成塔主要设备材料的选择及论证
整体锻焊式氨合成塔主要设备材料的选择及论证1.1 氨合成塔材料的选择原则在氨合成塔设计过程中，选择材料是重要的一环。
材料选择的正确与否，将直接影响到设备的成本、订货、材料消耗量以及设备能否长期安全运行等。
通常选材时应当考虑以下几个方面：1．材料的资源符合国情、价格便宜、容易获得；2．使用安全，具有良好的综合机械性能。
即强度高、塑性和抗断性好，以及有较低的冷脆倾向、缺口和时效敏感性；3．制造和加工性能良好；4．具有良好的抗氢、氮腐蚀的能力。
由于氨合成塔的制造方法不同，各个组成部分工作条件不同，因而对材料的要求也不相同，例如对层板包扎式的内筒主要要求是：组织严密、质量好、强度高、延伸率大、冲击韧性好、可焊性好以及耐腐蚀等，而对层板则首先要求机械性能高及焊接性能良好。
一般对筒体和内件以及废热锅炉用材还有如下具体要求：1．宜用电炉、平炉或氧气顶吹转炉冶炼的镇静钢；2．有良好的可焊性；3．除了要求在使用温度下有较高强度外，还应有良好的塑性(内筒的材料通常要比层板或钢带有更好的塑性)，一般要求内筒s 16%δ≥、层板及钢带s14%δ≥，单层筒体s15%δ≥；同时还须有良好的冲击韧性和较低的缺口敏感性；4．和介质直接接触的材料（如内筒和单层容器等），还必须具有抗氢、氮、氨腐蚀的性能；5．热稳定性好。
1.2 外筒材料的选择与论证1.2.1 筒体材料的选择与论证整体锻焊式筒体常用材料有Q235-B，16Mn，Cr-Mo-V 钢，SAE3230，SAE6130，AOS1135E等。
本设计氨合成塔外筒的材料选择16Mn锻造用钢。
由查机械设计手册（第一卷）第3篇可知16Mn的许用应力及机械性能如表4-1和表4-2。
表4-1 16Mn的许用应力表4-2 16Mn的力学性能性和焊接性能良好，冲击韧性较好，一般在热轧或正火状态下使用，强度比Q235钢高约20%~30%，耐大气耐腐蚀性能提高了20%~38%。
锻造工艺性能及其它性能：始锻温度1220℃，终锻温度800℃，锻后900℃正火再冷却（空冷、砂冷或炉冷，可视尺寸不同而定），无回火脆性。
整体锻焊式氨合成塔的强度计算
整体锻焊式氨合成塔的强度计算1.1 筒体的设计计算 1.1.1 设计条件设计压力：32MPa ；设计温度：220℃；筒体内径：2200mm ；筒体材料：16Mn 锻造用钢。
1.1.2 筒体厚度计算1．采用常规设计方法计算筒体厚度δ1由GB150-1998第28页可得仅受内压作用的圆筒，在t 0.4[]≤σφc p 时1t D 2[]δ=σφ-c icp p(8-1)式中 δ1——计算厚度，mm;D i ——筒体的内径，2200mm ；p c ——计算压力，此处取设计压力，32MPa ；φ——焊接接头系数，采用双面焊对接接头100%无损检测，φ取为1.00；[σ]t ——设计温度下材料的许用应力，由GB150-1998表4-5查得220℃下16Mn 锻件的许用应力为133MPa 。
由于t 0.4[]0.4133 1.0053.2MPa σφ=⨯⨯=>c p ，所以根据式(8-1)可得1t D 322200300.92[]2133 1.0032⨯δ===σφ-⨯⨯-c i c p p mm2．采用分析设计方法计算筒体厚度δ2由JB4732-1995第35~36页可得受仅内压作用的圆筒 当m 0.4KS ≤c p 时 2m D 2KS δ=-c i cp p(8-2)当m 0.4KS >c p 时 mKS 2D (e 1)2δ=-c pi(8-3)式中 δ2——计算厚度，mm ；D i ——筒体的内径，2200mm ；p c ——计算压力，根据 JB4732-95表3-1取为设计压力，32MPa ；K ——载荷组合系数，由JB4732-95表3-3查得为1.2；S m ——设计应力强度，由 JB4732-95表6-6查得220℃下16Mn 锻件的设计应力强度为141MPa ；e ——自然对数的底，e=2.71828……。
由于m 0.4KS 0.4 1.214167.68MPa =⨯⨯=>c p ，所以根据式(8-2)可得2m D 322200229.772KS 2 1.214132⨯δ===-⨯⨯-c i c p p mm3．确定筒体厚度综上可知，δ2<δ1，采用分析设计法的计算厚度比采用常规设计法的计算厚度薄，为了节约材料，降低成本，故选用分析设计法的计算厚度，取δ=229.7。
氨合成塔范文
氨合成塔范文
氨合成塔
<p style="text-align:center;"><b>氨合成塔</b></p>
氨合成塔（Ammonia synthesis reactor）又称氨合成反应器，是化学工业上生产氨的核心设备。
它是将氮和氢在高温高压的条件下，采用选定的催化剂和其他添加剂进行反应产生氨的一个关键装置。
它的主要方式有加热型氨合成装置、沼气加热型氨合成装置以及电加热型氨合成装置等多种。
氨合成塔是一种非常复杂的装置，其非常严格的工艺要求和其特殊的环境要求，需要一定的技术水平和技能来运行和保持。
因此，设计和制造氨合成塔工程所需的资金，物料，人力和其他资源是非常丰富的，而且细节很复杂。
氨合成塔通常由下列部分组合而成：
一、基础及准备部分：包括钢筋混凝土基础、设备支撑床和设备固定支承，以及氨合成塔设备的安装和定位。
二、容器部分：主要是由塔身、塔顶、塔底和安全阀组成，容器的主要材料为不锈钢。
三、加热部分：一般氨合成塔采用外加热的方法，加热方式可以有电加热、沼气加热，和其他加热方式。
四、加料设备：通常由进料泵和补料泵组成。
五、催化剂设备：由加料系统组成，其主要功能是将催化剂输入到氨合成反应室中。
氨合成塔方案范文
氨合成塔方案范文氨合成塔是一个用于生产氨气的装置，使用氮气和氢气作为原料，经过催化剂的作用，进行反应合成氨气。
氨合成塔的设计方案需要考虑多个因素，包括催化剂选择、塔床设计、进料和出料方式等。
催化剂选择是氨合成塔设计中的重要一环。
常用的催化剂有铁酸钾和铁酸铝等，其中铁酸铝具有较好的稳定性和催化活性，能够提高反应速率和产氨率。
在塔内，催化剂采用颗粒状形式填充，以增大反应表面积，提高催化效果。
氨合成塔的塔床设计需要考虑气体和催化剂的分布和传递情况，以最大限度地提高反应效率。
常见的设计方式包括隔板塔床和格子塔床。
隔板塔床通过设置多层隔板，分隔气体流通空间，增加塔床高度，增加反应时间，提高反应效率。
格子塔床通过悬挂催化剂格子，形成多个氨合成反应管道，增加催化剂表面积和反应速率。
进料和出料方式也是氨合成塔设计中需要考虑的重要因素。
进料方式有多种选择，包括顶部进料和底部进料等。
顶部进料能够提高气体与催化剂的接触效率，但气体流速较大时易造成局部喷泄现象。
底部进料则能够减小塔床空隙的堵塞，提高了整体的反应效果。
出料方式一般通过底部排气管进行，以确保反应产物的及时排出，并避免回流和堵塞等问题。
另外，氨合成塔的温度和压力控制也是设计中需要考虑的因素之一、合适的温度和压力可以提高反应速率和产氨率。
一般来说，较高的温度和适当的压力有利于催化剂的活性和反应效果。
然而，同时要注意温度和压力的过高可能会引起催化剂的变质和催化剂床的结焦和堵塞等问题。
总结起来，氨合成塔的设计方案需要综合考虑催化剂选择、塔床设计、进料和出料方式、温度和压力等多个因素。
合理的方案能够提高反应效率和产氨率，降低能耗和催化剂损耗，从而实现氨合成塔的良好运行和高效生产。
氨合成塔毕业设计指导
过程装备与控制工程（本科）氨合成塔毕业设计指导一．设计前的准备工作（一）设计任务的研究1．设计题目的原始资料、性质和内容纲要；2．阅读毕业设计大纲，了解毕业设计的基本方法和主要要求；3．查阅有关的期刊、文献和参考资料。
（二）毕业实习在三年级的生产实习及制造实习中，已经对合成氨的生产工艺流程有所了解，包括设备大致的结构设计和制造工艺过程也有了一定的认识。
在毕业实习的环节中更要充分利用实习的生产厂家，对氨合成塔的结构设计和制造工艺应有一个更深入的探讨。
从近几年的发展来分析，氨合成塔的设计主要是在内件结构、合成气流方向、触媒筐结构及换热器结构方面得到了一些发展，但并无重大进展。
因此，在设计中，除了继承传统的优良结构外，要充分利用合成塔设计的新思想和新方法，打破传统的设计方法和设计思路，合理地加入出自己的设计风格，使自己在大学时期的最后一个教学环节中获得全面的丰收。
（三）拟定设计计划根据毕业设计任务书和毕业设计大纲，结合自己的实际情况，对自己的设计工作拟定一个时间安排，按自己的设计进度进行，保证设计任务如期优质完成。
二．概述（一）合成氨工艺简介氨合成塔是合成氨生产的心脏。
合成氨生产是以氢气、氮气为原料，在一定的温度与压力并有触媒（催化剂）存在的条件下，直接合成为氨的过程，其化学反应式为： Q NH H N +↔+32223这个反应是放热和体积缩小的可逆化学反应。
放热、体积缩小和可逆是合成氨工艺过程的特性，这个特性影响工艺操作，也影响合成塔的结构。
因此根据可逆反应的特点，必须选择一个适宜的操作条件，使在某一化学平衡的条件下，生成物气体中含氨量最多。
温度、压力、空速和触媒的选用对整个合成氨生产的质量和产量都有不同程度的影响。
触媒床的温度分布应尽可能接近生产工艺中的适宜温度分布曲线，加压对反应速度有利，空塔速度一般有一最佳值，不能太大或太小（现根据生产经验决定）。
（二）合成氨生产的发展氨是1754年普里斯特利（Priestly ）加热氯化铵和石灰时发现的，在1901年吕·查得利第一个提出了氨的合成条件是高温、高压并采用一定的催化剂。
整体锻焊式氨合成塔工艺计算
整体锻焊式氨合成塔工艺计算1.1 合成原理及典型工艺流程1.1.1 合成原理合成氨生产是以氢气、氮气为原料，在一定的温度与压力并有触媒（催化剂）存在的条件下，直接合成为氨的过程，其化学反应式为：233N +3H 2NH +Q ƒ (2-1) 这个反应是放热和体积缩小的可逆化学反应。
放热、体积缩小和可逆是合成氨工艺过程的特性，这个特性影响工艺操作，也影响合成塔的结构。
因此根据可逆反应的特点，必须选择一个适宜的操作条件，使在某一化学平衡的条件下，生成物气体中含氨量最多。
1.1.2 典型工艺流程氨合成生产的几种典型工艺流程及特点如下：1．不副产蒸汽的氨合成系统流程，如图2-1。
2．副产蒸汽的氨合成系统流程，其特点是在循环压缩机前分离液氨，在合成塔后设置废热锅炉直接产生蒸汽，回收能量。
3．一次分离液氨的氨合成系统流程，其特点是在循环压缩机前一次分离液氨，在氨合成塔后设置锅炉给水预热器，以回收能量。
4．两次分离液氨的氨合成系统流程，其特点是采用两次分离液氮的方案。
在合成塔后设置锅炉给水预热器，以回收能量。
新鲜气在氨冷器之前与循环气混化在冷凝分离液氨的同时，也可以除去混合气中微量的水分和二氧化碳。
5．回收能量的组合成系统流程，其特点是利用一部分气体的热能转化为机械能。
此外增加压缩机最后一段缸的气量，以提高其效率。
从上述流程中可以清楚地看出，氨合成塔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，而氨合成循环系统其它设备能力的大小，又直接影响了氨合成塔的正常生产和生产能力。
因此，在设计氨合成塔时，必须在一定的优惠工艺条件下，连同整个合成系统其它设备一起考虑，才能达到技术先进，经济合理和提高生产能力的目的。
放空气V1精炼气V进液氨图2-1 不副产蒸汽的氨合成系统流程本设计采用不副产蒸汽的氨合成系统流程。
1.2合成塔操作条件与说明操作条件即压力、温度、空速、氢氮比、惰性气体的含量，初始氨含量等。
氨合成塔方案范文
氨合成塔方案范文
一、设备工艺概述
1.1背景
氨气是一种极其重要的化学原料，主要作为合成化学品（如肥料，新
型材料，制药品，制冷剂）的原料，是现代经济的重要原料和科学技术的
发展所需，是现代经济的基本物质。
氨气合成需要经过三个步骤：气分解/烟气净化/氨合成。
其中气分解
步骤是硝酸铵水解分解，烟气净化环节主要是把含CO、H2S等有害气体净化，氨合成是采用离子交换技术，把烟气中的氮气、氢气分别通过氨气塔
和氢气塔，发生离子交换反应，交换出氨气。
1.2设备组成
本工艺方案采用的氨气合成塔，包括氨气塔、氢气塔、气分解池、烟
气净化装置和其它辅助设备。
氨气塔采用多层塔式结构，其中使用填料，填料以其孔隙结构、物理
化学性质及表面特性来改变气态氨的吸附平衡，改变氨的动力学和平衡性，从而实现氨气的合成。
氢气塔使用多层结构，用于吸收氮气中的氢气，在氢气塔中，也采用
填料，用于改变气态氢的吸附平衡，改变氢气的动力学和平衡性，从而实
现氢气的收集。
气分解池采用传统水解装置，主要是把氯仿水解分解成氮气和氢气，
分别把氮气和氢气塔，从而实现氨气的合成。
整体锻焊式氨合成塔典型零部件的制造安装工艺
整体锻焊式氨合成塔典型零部件的制造安装工艺随着氨合成塔的生产技术水平的不断提高，氨合成塔的制造工艺和检验技术也在不断发展。
特别是较多的采用了高强度的普通低合金钢之后，对制造质量和检验方法更为更视。
下面着重介绍原料的检验和整体锻焊式外筒及内件的制造工艺及其检验、安装和维护的方法和技术要求。
1.1 原料的检验制造氨合成塔的原材料必须具有钢厂或来料单位的质量合格证明书。
其内容应包括钢厂名称、钢号、化学成份、热处理状态、按钢材标准所作的检查和机械性能试验结果、钢材尺寸及钢材相应的标准号等。
制造厂在原材料投产前应进行抽查、复验。
如果抽查不合格，应按原抽查项目的数量加倍抽查，如果仍有不合格的，则对该材料进行100%的检查。
原材料的检查应符合下列有关标准和有关技术文件：1．GB700-88 普通碳素钢钢号和一般技术条件2．YB536-69 压力容器用碳素钢及低合金结构热轧钢板技术条件3．YB182-69 制造锅炉用碳素钢及普通低合金钢钢板技术条件4．YB541-70 不锈耐酸及不起皮钢薄钢板技术条件5．YB542-70 不锈耐酸及不起皮钢厚钢板技术条件6．YB231-70 无缝钢管7．YB232-70 锅炉用无缝钢管8．YB804-70 不锈耐酸钢无缝钢管9．YB800-70 化肥用钢10．YB6-70 合金结构钢钢号及一般技术条件11．YB13-69 普通低合金结构钢钢号和一般技术条件12．JB1150-73 压力容器用钢板超声波探伤标准以及具有外筒、顶、底封头等零部件用材要求的高温（指设计温度）性能1.2 原材料的矫形和净化1.2.1 矫形钢材在运输过程中，特别是较薄的板材和小直径薄壁的管材，常常有变形现象。
因此，制造厂在投料前，对共表面上有不平、扭曲、波浪形等缺陷进行矫形，以消除钢板缺陷给设备制造加工、产品尺寸精度及工作性能带来不良的影响。
材料在投料过程中，由于各工序间有来回搬运、停放和加工变形的，也需要对其进行矫正。
氨合成塔范文
氨合成塔范文氨合成塔氨合成塔（Ammonia Synthesis Tower）是用于氨合成过程的关键设备。
氨合成是一种重要的化学反应，通过将氢气与氮气催化反应生成氨气，用于生产化学肥料、合成材料、燃料电池等领域的广泛应用。
氨合成塔是整个合成过程中最重要的反应器，它的设计和运行直接关系到氨合成反应的效率和产量。
氨合成塔的结构通常为立式圆筒形，内部分为多个垂直排列的层状填料层。
填料层的作用是增大反应介质与催化剂的接触面积，促使氢气与氮气的反应更加充分。
填料通常使用金属材料，如铁、铜、铝等，以保证其耐腐蚀性和耐高温性。
氨合成反应是一个放热反应，因此氨合成塔的设计需要考虑散热和温度控制。
通常，氨合成塔的底部设置有冷却器，以控制反应温度在适宜范围内。
冷却器可以利用外部冷却介质或循环氨合成反应后产生的氨气来进行冷却。
氨合成塔在反应器内部还设有一层催化剂床。
催化剂是实现氨合成反应的关键因素，它能够加速反应速率，提高反应效率。
常用的氨合成催化剂包括镍、铁、钼等金属。
氨合成塔的操作过程可以分为三个主要步骤：压力增加、温度升高和催化剂床。
压力增加是使氮气和氢气进入塔内，压力逐渐升高的过程。
催化剂床是指氮气和氢气在催化剂上进行反应生成氨气。
温度的控制对于氨合成反应的效率和稳定性至关重要，一般会根据具体的反应条件进行调整。
氨合成塔还需要注意的是，在运行过程中必须控制塔底部的“气液分离”，以提取纯净的氨气。
同时，还需要定期检查催化剂的活性和磨损情况，必要时进行更换。
氨合成塔的设计和运行对于氨合成反应的效果和产量有着重要的影响。
合理的结构设计、催化剂的选择和良好的操作控制，可以达到更好的氨合成反应效果，提高产量，降低能耗。
随着科学技术的发展，对氨合成塔的研究和改进仍在不断进行，以满足不断增长的氨气需求和提高生产效率的要求。
2200整体锻焊式氨合成塔设计(固定管板式换热器)
2200整体锻焊式氨合成塔设计（固定管板式换热器）摘要氨是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。
氨合成塔是生产合成氨的关键设备。
本设计进行了氨合成塔的工艺设计，及其筒体和内件的选型、选材、结构设计，并提出了氨合成塔的制造、安装、维护方法。
绘制了氨合成塔装配图和零件图。
对其焊接应力作了专题讨论。
关键词：氨；氨合成塔；工艺设计；结构设计；专题讨论ABSTRACTAmmonia is one of important inorganic chemical industry product, which occupy important position in national economy. And ammonia converter is the key equipment in the process of compound-ammonia production.This design has carried on the technical design of ammonia converter; it relates to the selection of type and material of the bowl and the internal part, and also shows the design of the whole structure of the process. Not only This design has drawn ammonia convertor assembling picture and part picture, but has also written a seminar to whose welding strain.Keywords: ammonia; ammonia converter; technical design; structural design; seminar目录任务书 ................................................................................................................................... 摘要 .. (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)第1章绪论 (1)1.1 氨的发现与合成 (1)1.2 合成氨生产的发展 (1)1.3 氨的性质和用途 (3)第2章氨合成塔工艺计算 (5)2.1 合成原理及典型工艺流程 (5)2.1.1 合成原理 (5)2.1.2 典型工艺流程 (5)2.2 合成塔操作条件与说明 (6)2.3 物料衡算 (8)2.3.1 计算依据 (8)2.3.2 物料衡算 (8)2.4 能量衡算 (11)2.4.1 全塔的总热量衡算 (11)2.4.2 触媒筐热量衡算 (12)2.4.3 热交换器热量衡算 (13)2.5 工艺技术特性一览表 (15)第3章设备类型的选择及论证 (16)3.1 氨合成塔的结构特点及基本要求 (16)3.2 外筒结构型式的选择及论证 (17)3.3 密封结构型式的选择及论证 (18)3.3.1高压容器的密封机理及结构分类 (18)3.3.2氨合成塔密封结构形式的选择及论证 (19)3.4 触媒筐结构设计及论证 (20)3.4.1 触媒筐设计的一般要求 (20)3.4.2 触媒筐的分类 (20)3.5 塔内换热器总体结构设计及论证 (22)3.5.1 换热器设计的一般要求 (22)3.5.2 换热器的类型选择及论证 (22)第4章主要设备材料的选择及论证 (24)4.1 氨合成塔材料的选择原则 (24)4.2 外筒材料的选择与论证 (24)4.2.1 筒体材料的选择与论证 (24)4.2.2 端部法兰材料的选择与论证 (25)4.2.3 上下封头材料的选择与论证 (25)4.2.5 螺母、螺栓及密封件材料的选择与论证 (26)4.3 内件材料选择及论证 (26)4.3.1 内件用材的基本要求 (26)4.3.2 内件各零部件材料的选择及论证 (27)4.3.3 内件焊接材料的选择 (28)4.3.4 保温铁皮材料的选择 (28)4.3.5 保温层材料的选择 (28)第5章触媒的选择及触媒筐设计 (30)5.1 触媒的选择 (30)5.1.1 触媒选择的基本要求 (30)5.1.2 触媒的类型选择 (30)5.1.3 触媒颗粒大的选择 (32)5.2 触媒筐设计 (32)5.2.1 触媒筐工艺指标的选择 (32)5.2.2 触媒筐的直径和高度 (33)5.2.3 绝热层高度 (34)5.2.4 冷管的选型和配置 (34)5.2.5 中心管的选择 (34)5.2.6 温度计套管的设计 (34)5.2.7 折流头高度 (34)5.2.8 保温型式及其厚度 (35)第6章电加热器设计 (36)6.1 电加热器的作用及其结构 (36)6.1.1 电加热器设计的一般要求 (36)6.1.2 电加热器结构型式选择 (36)6.2 电加热器材料的选择 (37)6.2.1 电热元件材料的一般要求 (37)6.2.2 电加热器材料的选择 (37)6.3 电加热器功率的确定 (38)6.4 电热元件的电气计算 (40)6.4.1 电加热器端电压的选择 (40)6.4.2 电加热器相数的选择 (40)6.4.3 电加热器的温度调节方式 (40)6.4.4 电热元件的计算 (40)6.5 电加热器端盖设计 (42)6.5.1 主螺栓及主螺母的设计 (42)6.5.2 端盖设计 (43)第7章换热器设计 (46)7.1 氨合成塔内换热器的设计条件 (46)7.2 设计方案选择 (46)7.2.1 流程安排 (46)7.2.2 物性数据的确定 (46)7.3 换热器工艺结构设计 (48)7.3.1 初算换热面积 (48)7.3.2 工艺结构尺寸 (49)7.4 换热器主要结构尺寸 (51)第8章氨合成塔的强度计算 (53)8.1 筒体的设计计算 (53)8.1.1 设计条件 (53)8.1.2 筒体厚度计算 (53)8.2 底部封头的设计计算 (54)8.2.2 封头厚度计算 (54)8.3 密封件的设计计算 (55)8.3.1 双锥环结构尺寸 (55)8.3.2 主螺栓的计算 (56)8.4 筒体上下端部平盖设计 (58)8.4.1 筒体下端部平盖设计 (58)8.4.2 筒体下端部平盖设计 (60)8.5 筒体端部法兰的设计计算 (61)8.5.1 法兰型式及尺寸的确定 (61)8.5.2 法兰强度校核 (62)8.6 四通的结构设计 (64)8.7 水压试验 (64)8.8 热膨胀量计算 (65)8.8.1 触媒筒中心管热膨胀量估算 (65)8.8.2 内件总膨胀量估算 (65)第9章典型零部件的制造安装工艺 (66)9.1 原料的检验 (66)9.2 原材料的矫形和净化 (66)9.2.1 矫形 (66)9.2.2 净化 (67)9.3 氨合成塔外筒的制造 (67)9.3.1 简介 (67)9.3.2 制造工艺 (67)9.4 氨合成塔内件的制造 (68)9.4.1 三套管式触媒筐的制造 (68)9.4.2 列管式换热器的制造 (70)9.5 氨合成塔的检验 (71)9.6 氨合成塔试压 (72)9.7 氨合成塔的安装 (73)9.7.1 施工前的准备 (73)9.7.3 安装安全技术 (77)9.8 氨合成塔的维护和检修 (79)9.8.1 氨合成塔的维护 (79)9.8.2 氨合成塔的检查 (80)第10章专题讨论 (82)10.1 本设计遇到的问题 (82)10.2 低封头与筒体连接的过渡型式解决方案 (82)10.3 法兰与筒体焊接处的应力分析 (82)10.3.1 应力计算 (82)10.3.2 结果分析 (84)总结 (86)参考文献 (87)致谢 (88)四川理工学院毕业设计（论文）第1章绪论我们知道，空气中含有78%（体积）的氮。
氨合成塔毕业设计指导
四川理工学院机电工程系过程装备与控制工程（本科）毕业设计指导（氨合成塔）一．设计前的准备工作 （一）设计任务的研究1．设计题目的原始资料、性质和内容纲要；2．阅读毕业设计大纲，了解毕业设计的基本方法和主要要求； 3．查阅有关的期刊、文献和参考资料。
（二）毕业实习在三年级的生产实习及制造实习中，已经对合成氨的生产工艺流程有所了解，包括设备大致的结构设计和制造工艺过程也有了一定的认识。
在毕业实习的环节中更要充分利用实习的生产厂家，对氨合成塔的结构设计和制造工艺应有一个更深入的探讨。
从近几年的发展来分析，氨合成塔的设计主要是在内件结构、合成气流方向、触媒筐结构及换热器结构方面得到了一些发展，但并无重大进展。
因此，在设计中，除了继承传统的优良结构外，要充分利用合成塔设计的新思想和新方法，打破传统的设计方法和设计思路，合理地加入出自己的设计风格，使自己在大学时期的最后一个教学环节中获得全面的丰收。
（三）拟定设计计划根据毕业设计任务书和毕业设计大纲，结合自己的实际情况，对自己的设计工作拟定一个时间安排，按自己的设计进度进行，保证设计任务如期优质完成。
二．概述（一）合成氨工艺简介氨合成塔是合成氨生产的心脏。
合成氨生产是以氢气、氮气为原料，在一定的温度与压力并有触媒（催化剂）存在的条件下，直接合成为氨的过程，其化学反应式为： Q NH H N +↔+32223这个反应是放热和体积缩小的可逆化学反应。
放热、体积缩小和可逆是合成氨工艺过程的特性，这个特性影响工艺操作，也影响合成塔的结构。
因此根据可逆反应的特点，必须选择一个适宜的操作条件，使在某一化学平衡的条件下，生成物气体中含氨量最多。
温度、压力、空速和触媒的选用对整个合成氨生产的质量和产量都有不同程度的影响。
触媒床的温度分布应尽可能接近生产工艺中的适宜温度分布曲线，加压对反应速度有利，空塔速度一般有一最佳值，不能太大或太小（现根据生产经验决定）。
（二）合成氨生产的发展氨是1754年普里斯特利（Priestly ）加热氯化铵和石灰时发现的，在1901年吕·查得利第一个提出了氨的合成条件是高温、高压并采用一定的催化剂。
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整体锻焊式氨合成塔主要设备材料的选择及论证
1.1 氨合成塔材料的选择原则
在氨合成塔设计过程中，选择材料是重要的一环。
材料选择的正确与否，将直接影响到设备的成本、订货、材料消耗量以及设备能否长期安全运行等。
通常选材时应当考虑以下几个方面：
1．材料的资源符合国情、价格便宜、容易获得；
2．使用安全，具有良好的综合机械性能。
即强度高、塑性和抗断性好，以及有较低的冷脆倾向、缺口和时效敏感性；
3．制造和加工性能良好；
4．具有良好的抗氢、氮腐蚀的能力。
由于氨合成塔的制造方法不同，各个组成部分工作条件不同，因而对材料的要求也不相同，例如对层板包扎式的内筒主要要求是：组织严密、质量好、强度高、延伸率大、冲击韧性好、可焊性好以及耐腐蚀等，而对层板则首先要求机
械性能高及焊接性能良好。
一般对筒体和内件以及废热锅炉用材还有如下具体要求：
1．宜用电炉、平炉或氧气顶吹转炉冶炼的镇静钢；
2．有良好的可焊性；
3．除了要求在使用温度下有较高强度外，还应有良好的塑性(内筒的材料通常要比层板或钢带有更好的塑性)，一
般要求内筒
s 16%
δ≥、层板及钢带s14%
δ≥，单层筒体s15%
δ≥；同时还须有良好的冲击韧性和较低的缺口敏感性；
4．和介质直接接触的材料（如内筒和单层容器等），还必须具有抗氢、氮、氨腐蚀的性能；
5．热稳定性好。
1.2 外筒材料的选择与论证
1.2.1 筒体材料的选择与论证
整体锻焊式筒体常用材料有Q235-B，16Mn，Cr-Mo-V 钢，SAE3230，SAE6130，AOS1135E等。
本设计氨合成塔外筒的材料选择16Mn锻造用钢。
由查机械设计手册（第一卷）第3篇可知16Mn的许用应力及机械性能如表4-1和表4-2。
表4-1 16Mn的许用应力
表4-2 16Mn的力学性能
性和焊接性能良好，冲击韧性较好，一般在热轧或正火状态下使用，强度比Q235钢高约20%~30%，耐大气耐腐蚀性能提高了20%~38%。
锻造工艺性能及其它性能：始锻温度1220℃，终锻温度800℃，锻后900℃正火再冷却（空冷、砂冷或炉冷，可视尺寸不同而定），无回火脆性。
焊接要求：焊接性尚属良好，锻件焊前应预热100~150℃。
焊后，电弧焊需600~650℃回火，电渣焊焊后需900~930℃正火，600~650℃回火消除应力。
焊条：手工焊焊条用结502、结506、结507；自动焊焊丝用H10Mn2、H10MnSiA、焊剂431；电渣焊焊丝用H08MnMoA，焊剂431，360。
1.2.2 端部法兰材料的选择与论证
端部法兰常用材料为有16Mn，20MnMo，15MnMoV，18MnMoNb，14MnMoVB，15CrMo，14CrMnMoVB，12Cr3MoA等。
本设计端部法兰材料选用16Mn锻造用钢。
1.2.3 底部封头材料的选择与论证
封头常用材料为16Mn，20MnMo，15MnMoV，18MnMoNb，15CrMo等。
本设计底部封头的材料选用16Mn锻造用钢。
1.2.5 主螺栓、主螺母及密封件材料的选择与论证
通常螺栓与螺母应采用不同材料或同种材料但不同的热处理条件，使其具有不同的硬度，螺栓材料硬度应比螺母高30HB以上。
本设计主螺栓的材料选用30CrMoA，主螺母的材料选用40MnB。
电加热器端盖与顶盖间平垫密封平垫片材料常用退火
铝、退火紫铜或10号钢，本设计选用退火铝。
外筒与顶部封头间双锥密封双锥环可选用20、25、35、16Mn、20MnMo、15CrMo及0Cr18Ni9等材料，本设计选用16Mn。
1.3 内件材料选择及论证
1.3.1 内件用材的基本要求
触媒筐部分处于高温下操作，选材时既要考虑到介质的腐蚀又要注意金属材料在高温时的一些特性。
例如：碳钢在≥420℃时，会出现显著的蠕变。
当温度愈高，作用的应力愈大时，蜕变的速度愈快。
因蠕变而破坏的材料，其应力远远低于常温下的机械强度。
因此在温度超过420℃选用碳钢；超过470℃选用耐热低合金钢；超过550℃选用奥氏体不锈钢，对不锈钢还必须考虑蠕变的影响。
目前我国大、中型的氨合成塔内件一般采用1Cr18Ni9Ti，其抗氢腐蚀性能较好，但对抗氨化作用来说必须控制钢中钛含量的上限。
一般控制在Ti>5×C%<0.7%刷的。