氨合成工艺技术的新进展
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轴向- 径向复合塔 由于国内中、小氮肥厂合成塔直径较小, 床层 气流均布设计难度较大。为了降低塔阻, 又要稳 定生产, 往往采取了先轴后径的轴径向复合结构。 南化研究院开发的多 层冷激- 间冷轴径 向 ( 即 NC 型) 合成塔就属此例, 在 1 000、 1 200 合
第 29 卷
化肥工业
单层绝热式 布朗合成塔 布朗合成塔 为热壁塔( 外壳设计温度 为 420 ) , 矮胖型, 内件为单层轴向催化剂床层, 无热交 换器, 在塔外设置高压废锅换热。该塔合成率高, 结构简单, 操作检修方便, 但对壳体材质和制造要 求较高。 Braun 流程一般为 3 座( 或 2 座) 塔与相应的 废锅组成合成圈[ 2] 。 ( 2) 径向塔 由于流体的阻力与行程成正比而与通道截面 积的平方成反比, 而径向塔大幅度缩短了行程、增 加了通气截面, 因此气体阻力可显著降低, 相应可 采用小颗粒催化剂。 大化肥中引进的 Tops e S- 100 型和 S- 200 型都是 2 段径向塔, 只是前者为层间冷激, 后者为 层间冷却。两者阻力降都很小, 间冷与冷激相比 氨净值更高[ 2] 。 节能型 Kellogg 卧式合成塔也属于径向合成 塔, 3 段径向床层, 层间采取间接换热, 其塔阻仅 0. 13~ 0. 20 MPa, 工艺指标较先进。 ( 3) 轴径向塔
国内 开发 的 含 Co 催 化 剂 有 A201、A202Q、 NCA 等, 此 外还开发含 稀土 CeO2 为助催 化剂的 HG- 1( 即 A203) 型催化剂, 水平均与 74- 1 催化 剂相当。 1. 2 Fe1- xO 基氨合成催化剂
浙江工业大学于 20 世纪 80 年代开发成功的 A301 型低温低压氨合成催化剂是属于 Fe1- xO 即 维氏体体 系 的 氨 合 成 催 化 剂。 它首 次 改 变 了 Fe3O4 基的传统观念, 把铁系氨合成催化剂提高到 一个新水平, 是铁催化剂研究中的一项重大突破。 与国内外先进的同类型催化剂相比, 活性温度降 低了 15~ 20 , 生产能力提高 10% ~ 20% , 特别 适用于低压合成氨[ 4] 。A301 不含钴等贵金属, 大 幅度降低了生产成本。该催化剂已在国内中、小 氮肥厂推广应用[ 5] , 并出口俄罗斯用于大型合成 氨装置。
ZA- 5 型氨合成催化剂是继 A301 之后开发 的低温性 能更佳 的催化 剂, 即将在 大氮肥 中应 用[ 6] 。
预还原型催化剂具有许多优点, 是提高氨厂 总体经济技术水平的重要措施之一。亚铁基催化
剂也有预还原型技术, 并已投入工业化生产与工 业使用[ 7] 。
1. 3 钌基氨合成催化剂 1972 年 Ozaki 提出了 Ru- K/ C 非铁系钌基催
很大, 而且直接影响到合成氨的动力消耗。降低 合成操作压力, 显然使高压机( 即合成气压缩机) 的功耗降低, 但却使循环机和冰机功耗增加。在 目前传统的铁系催化剂和工艺流程中, 当压力在 8. 0~ 30. 0 MPa 时, 总功耗( 高压机、循 环机和冰 机功耗之和) 较低且相差不多。
12
第 29 卷
297 676 270 750 553 800 261 800
合成/ 循环压缩机功率( kW) 12 100 9 937 8 700 12 463
氨冰机功率( kW)
5 300 1 963 5 045 2 002
催化剂床层空速( h- 1)
7 120 3 000 5 415 4 739
废锅副产蒸汽量( t/ h)
我国浙江工业大学在钌基催化剂的研究中也
已取得了重要成果。
2 氨合成塔的创新 在相同工况下, 氨产量和氨净值的高低主要
取决于合成塔。对此, 国内外都进行了不少的研 究和开发, 开发出许多新塔型, 在生产中也发挥了 良好的经济效益[ 2] 。
2. 1 冷管型合成塔 国内中、小氮肥厂原基本上都采用冷管型合
U hde U hde 低能耗 前冷分氨流程
14. 0
氨合成塔型式 催化剂特点 弛放气回收
卧式径向层间换热 4 段径向热壁塔
绝热轴向 3 塔
S- 250 Casale 轴径向塔
( S- 200+ S- 50)
Uhde 3 床 2 塔
小颗粒高活性
铁催化剂+
各种高活性催化剂 ICI 74- 1 铁钴系 小颗粒高活性催化剂
冷激- 间冷复合式 对于 3 段床层的合成塔, 由于上层氨浓度低、 反应激烈、放热多、移热量大, 而下层则相反, 因此 采取先冷激后层间冷却移热, 能发挥 2 种移热方 式的长处, 理应是最佳组合。 国内五环公司和浙江工业大学都开发过这种 内件, 前者层间热交与主交为串联, 后者为并联。 2 种内件都在生产中发挥了效益。
一、二绝热层之间采用出冷管气体进行冷激, 下绝
热层为径向结构。该内件在国内中、小氮肥厂普
13
第 29 卷
化肥工业
第 5期
遍使用, 效果良好。 安淳公司近年来又在 1 400、 1 600 合成塔
中采取三轴二径结构, 床层由上绝热层- 第二绝 热层- 第三绝热层- 冷管层- 下绝热层组成, 其 中后面几段为径向结构, 采取冷激- 分流内冷移 热。内件结构见图 1。
-
53. 22 45. 50 72. 80
虽然氨合成工艺技术已经达到了比较成熟的 水平, 但还在继续向深层次的方向发展, 其中包括 低温低压高活性催化剂的研制、高净值及低压降
的合成塔研究、各种节能型的氨合成工艺流程的 开发等。
氨合成工艺技术改造是一项系统工程, 需要 全方位的配合, 才能相得益彰。
1 低温、低压、高活性催化剂的研制 在氨合成的工艺条件中, 压力对反应的影响
传统的氨合成催化剂是三促进剂的熔铁催化 剂, 目前国内大、中型厂多数 采用这类 A110- 1、 A110- 2 型催化剂。20 世纪 80 年代以来, 国内外 为开发低压合成工艺, 相继研制了低温、低压的铁 钴系催化剂、Fe1- xO 基催化剂和钌基催化剂。 1. 1 铁钴系氨合成催化剂
ICI 公司的 74- 1 铁钴系低压氨合成催化剂 比传统的铁系催化剂活 性温度低、活性高( 提高 10% ~ 15% ) , 适宜在~ 10 MPa 压力下使用。尤其 是在径向合成塔中采用 1. 4~ 2. 8 mm 粒度的催化 剂, 效果更佳, 该催化剂已在国内外大型装置中普 遍采用。
-
铁催化剂
钌催化剂
Prism 或深冷法 Prism 或深冷法
不需要
冷箱
有
有
反应热回收 其它
副产蒸汽或
副产蒸汽或
预热锅炉给水 预热锅炉给水
组合式氨冷器, 4 级 组合式氨冷器, 4 级
副产高压蒸汽 2 级氨冷
副产高压蒸汽 2 级氨冷
副产高压蒸汽 2 级氨冷
副产高压蒸汽 2 级氨冷
表 2 氨合成工艺技术对比
化肥工业
第 5期
只有降低反应温度, 相应采用低温、高活性的 催化剂, 才能降低反应所需压力, 把高压机的功耗 切切实实地降下来, 而循环机和冰机功耗基本保 持不变。由此可见, 研制低温、低压、高活性催化 剂以降低合成氨能耗的重要性。
近年来, 随着各种新型氨合成催化剂的问世 与应用, 以及与之配套的氨合成塔结构的改进和 工艺流程的完善, 使合成操作压力呈现下降的趋 势, 英国 ICI 的 AMV 工艺就是一个实例。
项目
工艺流程特点 合成压力( MPa)
Ke llogg
节能型 Kellogg 后冷分氨流程
KAAP 后冷分氨流程
14. 5
10. 5
C. F. Braun Braun
后冷分氨流程 15. 1
ICI AMV 前冷分氨流程 8. 3~ 11. 5
Tops e Tops e 低能耗 前冷分氨流程
14. 0
及弛放气的回收利用) 。经过长期不懈的努力, 目
塔气成份等工艺条件优化及催化剂的选型、先进
前大氮肥中几种节能型的工艺, 如 Kellogg、Braun、
工艺流程及设备的选用, 其中关键设备 成塔的型式与结构尤其重要。
氨合
Uhde、ICI 及 Tops e 等均创出历史的新水平, 综合 能耗低, 技术也较成熟[ 1] 。国内大氮肥中大庆、云
化剂, 1979 年英国 BP 公司和 Kellogg 公司联合开 发并进行放大试验。结果表明, 在常压下该催化 剂比铁系催化剂的活性高 10~ 20 倍, 于 1992 年 命名为 KE- 1520 的钌基催化剂首次在加拿大的 Ocelet 氨厂应用。工业应用表明, 该催化剂 不仅 在高浓度下具有高活性, 而且稳定性也达到了期 望值, 预计使用寿命可达 15 年[ 8] 。使用 KAAP 工 艺和 KE- 1520 催化剂, 吨氨成本可比传统工艺降 低 2. 2~ 6. 6 美元, 节能 1. 22 GJ[ 1] 。目前已有 5 座合成塔使用钌基催化剂。
第 29 卷
化肥工业
第 5期
氨合成工艺技术的新进展
陈运根 刘华彦 孙 勤 程 榕 贾继宁 ( 浙江工业大学化工学院 杭州 310014)
摘要 阐述目前氨合成工艺技术的现状和发展趋势, 介绍了国内外氨合成工艺流程改进方面的新进展。 关键词 氨合成工艺 流程 进展
氨合成的工艺技术包括温度、压力、空速和入
图 1 JD- 2000 内件结构图
目前冷管型合成塔冷管层多为轴向结构, 大 直径塔冷管层也有改为径向的。 2. 2 绝热型合成塔
绝热型合成塔结构比冷管型塔简单、可靠, 而 且消除了 冷壁效应 。国外氮肥装置几乎都采用 这种塔型, 近年来国内也有不少中、小氮肥厂采用 了此种塔型, 开发的单位也不少。
成塔, 主要型式有双套管、三套管和单管并流等,
20 世纪 70 年代以来又开发了 U 形管、单管折流、
XF- J、SCM、22AHC 和双层并联扁平单管并流 等[ 9] 。
( 1) 单管折流 内冷绝热型
单管折流式内件是浙江工业大学于 20 世纪
70 年代末开发的。由于该内件取消了上绝热层,
床层由冷管层和下绝热层构成, 故也称内冷绝热
为了增产节能, 国内外在不断研究和改进氨 合成的工艺技术, 目的是提高氨合成转化率、降低
天化、锦天化、中原、富岛等化肥厂各自选用国外 的新工艺, 均发挥出了良好的效益[ 2~ 3] 。上述先
合成压力、减少系统阻力、合理利用能量( 反应热
进工艺的特点和主要技术指标见表 1、表 2。
表 1 节能型氨合成工艺流程的技术特点
型, 其中 冷管 为单 管折 流, 换热 器为 螺旋 板式。
1 000、1 200 内件已改为轴径向结构, 使用效果
较好, 技术也较为成熟。
( 2) 绝热、冷激、分流 内冷三轴一径
J
- 99 型
湖南安淳公司开发的 J- 99 型内件是在 XF
- J 内件的基础上改造而成的。床层由三轴一
径 4 段构成, 其 中有 3 个绝热 层和 1 个冷管层,
项目
பைடு நூலகம்
节能 Tops e ICI Kellogg S- 250 AMV
C. F. Braun
合成压力( MPa)
14. 2 13. 7 10. 4 15. 1
氨净值( % )
15. 17 16. 58 12. 24 17. 60
回路压降( MPa)
0. 71 1. 00 0. 87 1. 16
回路循环气量(m3/ h)
绝热型塔一般都采用多层结构, 按塔内气体 流向可分为轴向、径向、轴- 径向复合和轴径混流 等, 段间移热方式有冷激、间冷和冷激- 间冷复合 3 种, 国内均有使用[ 2, 9] 。
( 1) 轴向塔 该类型塔根据换热方式不同, 又可分为 4 种。
冷激式 我国大化肥引进的 Kellogg 塔和国内开发的 YD 塔都属于 4 段轴向冷激塔, 层间 3 次冷激。实 践证明, 此种塔型具有结构简单、操作弹性大、易 于控制、安装检修方便等优点, 但存在循环量大、 氨净值低、阻力降大的缺点。Kellogg 塔在我国大 化肥中使用较广, 目前不少塔已被改造为 Tops e S- 200 型或卡萨利( Casale) 轴径向塔。
层间换热( 间冷) 式 该塔层间设置列管式换热器, 一般用入塔气 14
移热, 床层分成 3 段。国内最早是清华大学进行 过开发, 目前在用的 JR 型合成塔就属于这 种形 式[ 9] 。
由于层间采取间接冷却, 无冷激造成氨浓度 稀释的弊病, 氨净值较高。但层间设置换热器, 结 构有所复杂, 而且占据了一定的高压空间, 相应减 少了催化剂的装量。
第 29 卷
化肥工业
单层绝热式 布朗合成塔 布朗合成塔 为热壁塔( 外壳设计温度 为 420 ) , 矮胖型, 内件为单层轴向催化剂床层, 无热交 换器, 在塔外设置高压废锅换热。该塔合成率高, 结构简单, 操作检修方便, 但对壳体材质和制造要 求较高。 Braun 流程一般为 3 座( 或 2 座) 塔与相应的 废锅组成合成圈[ 2] 。 ( 2) 径向塔 由于流体的阻力与行程成正比而与通道截面 积的平方成反比, 而径向塔大幅度缩短了行程、增 加了通气截面, 因此气体阻力可显著降低, 相应可 采用小颗粒催化剂。 大化肥中引进的 Tops e S- 100 型和 S- 200 型都是 2 段径向塔, 只是前者为层间冷激, 后者为 层间冷却。两者阻力降都很小, 间冷与冷激相比 氨净值更高[ 2] 。 节能型 Kellogg 卧式合成塔也属于径向合成 塔, 3 段径向床层, 层间采取间接换热, 其塔阻仅 0. 13~ 0. 20 MPa, 工艺指标较先进。 ( 3) 轴径向塔
国内 开发 的 含 Co 催 化 剂 有 A201、A202Q、 NCA 等, 此 外还开发含 稀土 CeO2 为助催 化剂的 HG- 1( 即 A203) 型催化剂, 水平均与 74- 1 催化 剂相当。 1. 2 Fe1- xO 基氨合成催化剂
浙江工业大学于 20 世纪 80 年代开发成功的 A301 型低温低压氨合成催化剂是属于 Fe1- xO 即 维氏体体 系 的 氨 合 成 催 化 剂。 它首 次 改 变 了 Fe3O4 基的传统观念, 把铁系氨合成催化剂提高到 一个新水平, 是铁催化剂研究中的一项重大突破。 与国内外先进的同类型催化剂相比, 活性温度降 低了 15~ 20 , 生产能力提高 10% ~ 20% , 特别 适用于低压合成氨[ 4] 。A301 不含钴等贵金属, 大 幅度降低了生产成本。该催化剂已在国内中、小 氮肥厂推广应用[ 5] , 并出口俄罗斯用于大型合成 氨装置。
ZA- 5 型氨合成催化剂是继 A301 之后开发 的低温性 能更佳 的催化 剂, 即将在 大氮肥 中应 用[ 6] 。
预还原型催化剂具有许多优点, 是提高氨厂 总体经济技术水平的重要措施之一。亚铁基催化
剂也有预还原型技术, 并已投入工业化生产与工 业使用[ 7] 。
1. 3 钌基氨合成催化剂 1972 年 Ozaki 提出了 Ru- K/ C 非铁系钌基催
很大, 而且直接影响到合成氨的动力消耗。降低 合成操作压力, 显然使高压机( 即合成气压缩机) 的功耗降低, 但却使循环机和冰机功耗增加。在 目前传统的铁系催化剂和工艺流程中, 当压力在 8. 0~ 30. 0 MPa 时, 总功耗( 高压机、循 环机和冰 机功耗之和) 较低且相差不多。
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第 29 卷
297 676 270 750 553 800 261 800
合成/ 循环压缩机功率( kW) 12 100 9 937 8 700 12 463
氨冰机功率( kW)
5 300 1 963 5 045 2 002
催化剂床层空速( h- 1)
7 120 3 000 5 415 4 739
废锅副产蒸汽量( t/ h)
我国浙江工业大学在钌基催化剂的研究中也
已取得了重要成果。
2 氨合成塔的创新 在相同工况下, 氨产量和氨净值的高低主要
取决于合成塔。对此, 国内外都进行了不少的研 究和开发, 开发出许多新塔型, 在生产中也发挥了 良好的经济效益[ 2] 。
2. 1 冷管型合成塔 国内中、小氮肥厂原基本上都采用冷管型合
U hde U hde 低能耗 前冷分氨流程
14. 0
氨合成塔型式 催化剂特点 弛放气回收
卧式径向层间换热 4 段径向热壁塔
绝热轴向 3 塔
S- 250 Casale 轴径向塔
( S- 200+ S- 50)
Uhde 3 床 2 塔
小颗粒高活性
铁催化剂+
各种高活性催化剂 ICI 74- 1 铁钴系 小颗粒高活性催化剂
冷激- 间冷复合式 对于 3 段床层的合成塔, 由于上层氨浓度低、 反应激烈、放热多、移热量大, 而下层则相反, 因此 采取先冷激后层间冷却移热, 能发挥 2 种移热方 式的长处, 理应是最佳组合。 国内五环公司和浙江工业大学都开发过这种 内件, 前者层间热交与主交为串联, 后者为并联。 2 种内件都在生产中发挥了效益。
一、二绝热层之间采用出冷管气体进行冷激, 下绝
热层为径向结构。该内件在国内中、小氮肥厂普
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化肥工业
第 5期
遍使用, 效果良好。 安淳公司近年来又在 1 400、 1 600 合成塔
中采取三轴二径结构, 床层由上绝热层- 第二绝 热层- 第三绝热层- 冷管层- 下绝热层组成, 其 中后面几段为径向结构, 采取冷激- 分流内冷移 热。内件结构见图 1。
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53. 22 45. 50 72. 80
虽然氨合成工艺技术已经达到了比较成熟的 水平, 但还在继续向深层次的方向发展, 其中包括 低温低压高活性催化剂的研制、高净值及低压降
的合成塔研究、各种节能型的氨合成工艺流程的 开发等。
氨合成工艺技术改造是一项系统工程, 需要 全方位的配合, 才能相得益彰。
1 低温、低压、高活性催化剂的研制 在氨合成的工艺条件中, 压力对反应的影响
传统的氨合成催化剂是三促进剂的熔铁催化 剂, 目前国内大、中型厂多数 采用这类 A110- 1、 A110- 2 型催化剂。20 世纪 80 年代以来, 国内外 为开发低压合成工艺, 相继研制了低温、低压的铁 钴系催化剂、Fe1- xO 基催化剂和钌基催化剂。 1. 1 铁钴系氨合成催化剂
ICI 公司的 74- 1 铁钴系低压氨合成催化剂 比传统的铁系催化剂活 性温度低、活性高( 提高 10% ~ 15% ) , 适宜在~ 10 MPa 压力下使用。尤其 是在径向合成塔中采用 1. 4~ 2. 8 mm 粒度的催化 剂, 效果更佳, 该催化剂已在国内外大型装置中普 遍采用。
-
铁催化剂
钌催化剂
Prism 或深冷法 Prism 或深冷法
不需要
冷箱
有
有
反应热回收 其它
副产蒸汽或
副产蒸汽或
预热锅炉给水 预热锅炉给水
组合式氨冷器, 4 级 组合式氨冷器, 4 级
副产高压蒸汽 2 级氨冷
副产高压蒸汽 2 级氨冷
副产高压蒸汽 2 级氨冷
副产高压蒸汽 2 级氨冷
表 2 氨合成工艺技术对比
化肥工业
第 5期
只有降低反应温度, 相应采用低温、高活性的 催化剂, 才能降低反应所需压力, 把高压机的功耗 切切实实地降下来, 而循环机和冰机功耗基本保 持不变。由此可见, 研制低温、低压、高活性催化 剂以降低合成氨能耗的重要性。
近年来, 随着各种新型氨合成催化剂的问世 与应用, 以及与之配套的氨合成塔结构的改进和 工艺流程的完善, 使合成操作压力呈现下降的趋 势, 英国 ICI 的 AMV 工艺就是一个实例。
项目
工艺流程特点 合成压力( MPa)
Ke llogg
节能型 Kellogg 后冷分氨流程
KAAP 后冷分氨流程
14. 5
10. 5
C. F. Braun Braun
后冷分氨流程 15. 1
ICI AMV 前冷分氨流程 8. 3~ 11. 5
Tops e Tops e 低能耗 前冷分氨流程
14. 0
及弛放气的回收利用) 。经过长期不懈的努力, 目
塔气成份等工艺条件优化及催化剂的选型、先进
前大氮肥中几种节能型的工艺, 如 Kellogg、Braun、
工艺流程及设备的选用, 其中关键设备 成塔的型式与结构尤其重要。
氨合
Uhde、ICI 及 Tops e 等均创出历史的新水平, 综合 能耗低, 技术也较成熟[ 1] 。国内大氮肥中大庆、云
化剂, 1979 年英国 BP 公司和 Kellogg 公司联合开 发并进行放大试验。结果表明, 在常压下该催化 剂比铁系催化剂的活性高 10~ 20 倍, 于 1992 年 命名为 KE- 1520 的钌基催化剂首次在加拿大的 Ocelet 氨厂应用。工业应用表明, 该催化剂 不仅 在高浓度下具有高活性, 而且稳定性也达到了期 望值, 预计使用寿命可达 15 年[ 8] 。使用 KAAP 工 艺和 KE- 1520 催化剂, 吨氨成本可比传统工艺降 低 2. 2~ 6. 6 美元, 节能 1. 22 GJ[ 1] 。目前已有 5 座合成塔使用钌基催化剂。
第 29 卷
化肥工业
第 5期
氨合成工艺技术的新进展
陈运根 刘华彦 孙 勤 程 榕 贾继宁 ( 浙江工业大学化工学院 杭州 310014)
摘要 阐述目前氨合成工艺技术的现状和发展趋势, 介绍了国内外氨合成工艺流程改进方面的新进展。 关键词 氨合成工艺 流程 进展
氨合成的工艺技术包括温度、压力、空速和入
图 1 JD- 2000 内件结构图
目前冷管型合成塔冷管层多为轴向结构, 大 直径塔冷管层也有改为径向的。 2. 2 绝热型合成塔
绝热型合成塔结构比冷管型塔简单、可靠, 而 且消除了 冷壁效应 。国外氮肥装置几乎都采用 这种塔型, 近年来国内也有不少中、小氮肥厂采用 了此种塔型, 开发的单位也不少。
成塔, 主要型式有双套管、三套管和单管并流等,
20 世纪 70 年代以来又开发了 U 形管、单管折流、
XF- J、SCM、22AHC 和双层并联扁平单管并流 等[ 9] 。
( 1) 单管折流 内冷绝热型
单管折流式内件是浙江工业大学于 20 世纪
70 年代末开发的。由于该内件取消了上绝热层,
床层由冷管层和下绝热层构成, 故也称内冷绝热
为了增产节能, 国内外在不断研究和改进氨 合成的工艺技术, 目的是提高氨合成转化率、降低
天化、锦天化、中原、富岛等化肥厂各自选用国外 的新工艺, 均发挥出了良好的效益[ 2~ 3] 。上述先
合成压力、减少系统阻力、合理利用能量( 反应热
进工艺的特点和主要技术指标见表 1、表 2。
表 1 节能型氨合成工艺流程的技术特点
型, 其中 冷管 为单 管折 流, 换热 器为 螺旋 板式。
1 000、1 200 内件已改为轴径向结构, 使用效果
较好, 技术也较为成熟。
( 2) 绝热、冷激、分流 内冷三轴一径
J
- 99 型
湖南安淳公司开发的 J- 99 型内件是在 XF
- J 内件的基础上改造而成的。床层由三轴一
径 4 段构成, 其 中有 3 个绝热 层和 1 个冷管层,
项目
பைடு நூலகம்
节能 Tops e ICI Kellogg S- 250 AMV
C. F. Braun
合成压力( MPa)
14. 2 13. 7 10. 4 15. 1
氨净值( % )
15. 17 16. 58 12. 24 17. 60
回路压降( MPa)
0. 71 1. 00 0. 87 1. 16
回路循环气量(m3/ h)
绝热型塔一般都采用多层结构, 按塔内气体 流向可分为轴向、径向、轴- 径向复合和轴径混流 等, 段间移热方式有冷激、间冷和冷激- 间冷复合 3 种, 国内均有使用[ 2, 9] 。
( 1) 轴向塔 该类型塔根据换热方式不同, 又可分为 4 种。
冷激式 我国大化肥引进的 Kellogg 塔和国内开发的 YD 塔都属于 4 段轴向冷激塔, 层间 3 次冷激。实 践证明, 此种塔型具有结构简单、操作弹性大、易 于控制、安装检修方便等优点, 但存在循环量大、 氨净值低、阻力降大的缺点。Kellogg 塔在我国大 化肥中使用较广, 目前不少塔已被改造为 Tops e S- 200 型或卡萨利( Casale) 轴径向塔。
层间换热( 间冷) 式 该塔层间设置列管式换热器, 一般用入塔气 14
移热, 床层分成 3 段。国内最早是清华大学进行 过开发, 目前在用的 JR 型合成塔就属于这 种形 式[ 9] 。
由于层间采取间接冷却, 无冷激造成氨浓度 稀释的弊病, 氨净值较高。但层间设置换热器, 结 构有所复杂, 而且占据了一定的高压空间, 相应减 少了催化剂的装量。