合成塔
合成塔类型
合成塔类型甲醇生产装置大型化可以明显降低产品投资和产品成本。
甲醇装置大型化已经成为我国甲醇工业发展的趋势。
甲醇合成的核心设备是合成塔。
选择稳定、节能、高产率、经济的合成塔对生产厂家至关重要。
从操作、结构、材料及维修等方面考虑，对甲醇合成塔的基本要求有：1、稳定性好，结构可靠；2、在操作上要求催化剂温度易于控制，调节灵活；合成反应器的转化率高；催化剂生产强度大，活性高而且稳定；能回收高位能的反应热；床层中气体分布均匀；压降低。
3、催化剂升温、还原操作方便、还原充分；4、气体能均匀地通过催化剂层，阻力小，甲醇产量高；5、操作稳定、调节方便，能适应各种操作条件的变化；6、装卸催化剂方便，制造、安装和维修容易；7、各个内件的连接与保温适当，使内件能在塔内自由移动，避免产生热应力。
甲醇合成塔设计的关键技术之一就是要高效移走和利用甲醇合成反应所放出的巨大热量。
甲醇合成反应器根据反应热回收方式不同有许多不同的类型，下面将应用较广的几种合成器分别予以简单介绍。
一、I.C.I反应器英国ICI公司低压法甲醇合成塔采用多层冷激式绝热反应器，内设3-6层催化剂，催化剂用量较大，合成气大部分作为冷激气体由置于催化剂床层不同高度平行设立的菱形分布器喷入合成塔，另一部分合成气由顶部进入合成塔，反应后的热气体与冷激气体均匀混合以调节催化床层反应温度，并保证气体在催化床层横截面上均匀分布。
反应最终气体的热量由废热锅炉产生低压蒸汽或用于加热锅炉给水回收。
该法循环气量比较大，反应器内温度分布不均匀，呈锯齿形。
ICI冷激塔结构简单、用材省且要求不高、并易于大型化。
单塔生产能力大。
但由于催化剂床层各段为绝热反应，使催化剂床层温差较大，在压力为8.4MPa和12000h-1空速下，当出塔气甲醇浓度为4%时，一、二两段升温约50℃，反应副产物多，催化剂使用寿命较短，循环气压缩功耗大，用冷原料气喷入各段触媒之间以降低反应气温度。
因此在降温的同时稀释了反应气中的甲醇含量，影响了触媒利用率，而且反应热只能在反应器出口设低压废锅回收低压蒸汽。
合成塔的设计
合成塔的设计合成塔的设计一、概述合成氨是世界上较为重要的基础化学品之一，氨既是主要最终产品，也是重要的中间体。
氨的用途，无论是直接应用还是作为中间体，主要均在化肥领域。
在无机和有机化学品制造中，氨也有许多其他较次要的用途，例如制造**和丙烯晴。
氨是最为重要的基础化工产品之一,其产量居各种化工产品的首位;同时也是能源消耗的大户,世界上大约有10 %的能源用于生产合成氨。
氨主要用于农业,合成氨是氮肥工业的基础,氨本身是重要的氮素肥料,其他氮素肥料也大多是先合成氨、再加工成尿素或各种铵盐肥料,这部分约占70 %的比例,称之为“化肥氨”;同时氨也是重要的无机化学和有机化学工业基础原料,用于生产铵、胺、染料、炸药、制药、合成纤维、合成树脂的原料,这部分约占30 %的比例,称之为“工业氨”。
未来合成氨技术进展的主要趋势是“大型化、低能耗、结构调整、清洁生产、长周期运行”。
从20 世纪20 年代世界第一套合成氨装置投产,到20 世纪60 年代中期,合成氨工业在欧洲、美国、日本等国家和地区已发展到了相当高的水平。
美国Kellogg 公司首先开发出以天然气为原料、日产1 000 t 的大型合成氨技术,其装置在美国投产后每吨氨能耗达到了4210 GJ 的先进水平。
Kellogg 传统合成氨工艺首次在合成氨装置中应用了离心式压缩机,并将装置中工艺系统与动力系统有机结合起来,实现了装置的单系列大型化(无并行装置) 和系统能量自我平衡(即无能量输入) ,是传统型制氨工艺的最显著特征,成为合成氨工艺的“经典之作”。
之后英国ICI、德国Uhde 、丹麦Topsoe 、德国Braun 公司等合成氨技术专利商也相继开发出与Kellogg 工艺水平相当、各具特色的工艺技术,其中Topsoe 、ICI 公司在以轻油为原料的制氨技术方面处于世界领先地位。
这是合成氨工业历史上第一次技术变革和飞跃。
传统型合成氨工艺以Kellogg 工艺为代表,其以两段天然气蒸汽转化为基础,包括如下工艺单元:合成气制备(有机硫转化和ZnO 脱硫+ 两段天然气蒸汽转化) 、合成气净化(高温变换和低温变换+ 湿法脱碳+ 甲烷化) 、氨合成(合成气压缩+ 氨合成+ 冷冻分离) 。
化肥生产工艺合成塔的作用和意义
化肥生产工艺合成塔的作用和意义
化肥生产工艺合成塔主要是用于合成氨的工艺中，其作用和意义如下：
1. 合成反应：化肥生产工艺合成塔是氨合成反应的核心设备，通过在合成塔中催化剂的作用，将氮气和水等原料进行催化反应，生成氨气。
合成塔具备高效的传质作用和适宜的反应条件，能够提高氨合成的反应速率和转化率。
2. 分离纯化：合成塔中催化剂是一种固体颗粒，氨气在反应过程中可能携带有未转化的原料、副产物等混合物，合成塔能够通过物理分离的方式，将氨气与原料分离开来，实现氨气的纯化。
3. 回收利用：合成塔还能够通过相间接触的方式，将未转化的原料或副产物与氨气进行相互传递，实现原料和副产物的回收利用，提高了原料的利用率，降低了生产成本。
4. 安全性能：合成塔在化肥生产中能够屏蔽有害物质的释放，防止氨气泄漏，保障生产的安全运行。
合成塔还需要具备一定的耐压、耐腐蚀性能，以适应高温高压、强酸碱等恶劣的工作环境。
因此，化肥生产工艺合成塔对于提高氨合成的效率、降低生产成本、保障生产安全等方面具有重要的作用和意义。
合成塔的设计 化工原理
化工原理课程设计一、塔设备简介塔设备是炼油、化工、石油化工、生物化工与制药等生产中广泛应用的气液传质设备。
根据塔内气液接触的部件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。
板式塔内置一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质、热传递，气液相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。
填料塔内装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流向上与液体接触进行质热传递，气液相组成沿塔高连续变化，属微分接触操作过程。
二、板式精馏塔的设计板式塔种类很多，但其设计原则基本相同，通常按如下的步骤进行设计：（1）根据设计任务和工艺要求，确定设计方案；（2）确定塔高，塔径等工艺尺寸；（3）确定塔板类型，设计塔板工艺尺寸（溢流装置，塔板布置，升气道排列等）；（4）进行流体力学验算，绘制负荷性能图；（5）附属设备及管道的计算与选型。
三、设计题目：酒精生产过程精馏塔的设计四、原始数据及条件生产能力：年处理量乙醇—水混合液18500吨（按7200小时计算）原料：乙醇含量为55%（质量分数，下同）的常温液体分离要求：塔顶乙醇含量不低于91.5%塔底乙醇含量不高于1%化工原理设计过程一、精馏塔全塔物料衡算: 原料组成（摩尔分数，下同）F: 进料量（kmol/s）D: 塔顶产品流量（kmol/s）W:塔底残夜流量（kmol/s）原料乙醇组成:塔顶组成：塔底组成：=3600)=0.02638 物料衡算式：F=D+WF =D +W联立解得W=0.01590（kmol/s）D=0.01048（kmol/s）二、常压下乙醇-水气液平衡组成（摩尔）与温度关系1、温度利用表中数据由插入法可求得、=解得=81.4℃=解得℃=解得℃2、密度已知：混合液的密度：=+(为平均相对分子质量)混合气体密度：①塔顶温度℃气相组成=解得=82.54%②进料温度=81.4℃气相组成= 解得=58.45%③（1）精馏段液相组成：==0.5658气相组成:==70.50%所以=46kg/kmol=46kg/kmol（2）提馏段液相组成: = =16.37%kg/kmol气相组成:= =31.49%所以kg/kmol=46kg/kmol由不同温度下乙醇和水的密度可求得、的乙醇和水的密度（单位：kg/）塔顶温度℃=733.6=970.90+=824.26塔顶温度℃W=736.79=972.78+=952.30=717.01p ww=959.27+p w=956.04因为===888.28===890.15======33.85kg/kmol===22.59kg/kmol==45kg/kmol====37.33kg/kmol==26.41kg/kmol==1.33==1.85==0.751V ρ==1.592V ρ==1.043、 混合液体的表面张力二元有机物-水溶液表面张力可用下列公式计算以下公式中，下角标w,0,s 分别代表水，有机物及表面积部分；w x 、0x 指主体部分的分子数，w v 、0v 指主体部分的分子体积；w σ、0σ为纯水、有机物的表面张力；对乙醇q=2.cDccD m V ρ===62.43cWccW m V ρ===64.15ml==cFccF m Vρ=62.70ml==wFwwF m Vρ=18.54ml==wWwwW m Vρ=18.76ml由不同温度下的乙醇和水的表面张力，求得wF Dt t t ,,下的乙醇和水的便面张力（单位：N/m ）乙醇表面张力=cFσ=17.02=cD σ=17.29=cW σ=15.33（1）水的表面张力=wF σ=62.33= wD σ=62.88=wW σ=59.04（2）塔顶表面张力cD D wD D cD D wD D V x V x V x V x +--=)1[(])1[(cD2wD ϕϕ==4.626)log(cD2wD ϕϕ=B =log (4.626) =-2.3348])[(441.03/23/2wDwD cDcD V qV Tq Q σσ-⨯==0.441[-62.88]=- 0.7622Q B A +==-2.3348- 0.7622=-3.0970联立方程组),log(cD2wD ϕϕ=A 1scD swD =+ϕϕ解得=scDϕ0.9721，swD ϕ=0.02794/1Dσ=0.0279+0.9721=2.0608 D σ=18.0369（3）原料表面张力cF2wF ϕϕ=cFF wF F cF F wF F V x V x V x V x +--)1[(])1[(==0.2363)log(cF2wF ϕϕ=B =log (0.2363)=-0.6265])[(441.03/23/2wFwF cFcF V qV Tq Q σσ-⨯==0.441[-62.33]=-0.7520Q B A +==-0.6265-0.7520=-1.3786联立方程组)log(scF2swF ϕϕ=A ,1scF swF =+ϕϕ解得swF ϕ=0.1847sc Fϕ=0.81534/1Fσ=0.1847+0.8153=2.1750 F σ=22.3788（4）塔底表面张力：scW2swW ϕϕ=cWW wW W cW W wW W V x V x V x V x +--)1[(])1[(==73.0007cW2wW log(ϕϕ=B ）=l og (73.0007) =1.8633])[(441.03/23/2wWwWcWcW V qV Tq Q σσ-⨯==0.441[-59.04]= -0.6973Q B A +==1.8633 -0.6973=1.1660联立方程组 1),log(scW swW ScW2SwW =+=ϕϕϕϕA解得swWϕ=0.9397 scW ϕ=0.060264/1wσ=0.9397+0.=2.724w σ=55.0590(一) 精馏段的平均表面张力1σ==20.7079(二) 提馏段的平均表面张力2σ==38.71894、 混合物的黏度1t =79.89查表水μ=0. 3556mPa.s 醇μ=1.11mPa.s2t =90.07查表45.90 .31480==’’醇水μμ 精馏段黏度：=+=)-1111x x （水醇μμμ1.11mPa.s提馏段的黏度：=+=)-1''222x x （水醇μμμ0.9450.4180mPa.s5、 相对挥发度由F x =0.3235，F y =0.5845得F α==2.9418由D x =0.8081，D y =0.8254D α==1.1226由Wx =0.003937 , W y =0.04539W α===12.0297精馏段的平均相对挥发度： 1α==2.0322提馏段的平均相对挥发度： 2α==7.48586、 气液相体积流量计算根据x-y图查图计算或由解析法求得=0.5352min R =1.15取R=2min R =2.30精馏段 L=RD=2.30=0.02410kmol/s V=(R+1)D=(2.30+1)=0.03458kmol/s 已知1L M =33.85kg/kmol,=37.33kg/kmol1L ρ =888.28kg/,1V ρ=1.59 kg/则质量流：L1=∙L=33.84×0.02410=0.8155 kg/sV1=∙V=0.37.74×0.03458=1.3050 kg/s体积流量：LS1=L1/PL1=0.8155/888.28=9.1807×10-4 m3/sVs1=V1/Pv1=1.3050/1.59=0.8208 m3/s（1） 提馏段，因本设计为饱点液体进料 q=1L ’=L+qF=0.02410+1×0.02638=0.05048 kmol/s V’=V+(q-1)F=0.03458 kmol/s已知：=22.59kg/kmol,=26.41kg/kmo,=890.15 kg/,ρ v 2 =1.04 kg/则质量流：L2=∙L’=22.59×0.05408=1.1403 kg/sV2=∙V ’=26.41×0.03458=0.9133/s体积流量：LS2=L2/PL2=1.1403/890.15=1.281×10-3 m3/sVs2=V2/Pv2=0.9133/1.04=0.8782 m3/s三、 理论塔板的计算理论板：指离开此板的气液相平衡，而且塔板上液相组成均匀。
各型氨合成塔内件比较
各型氨合成塔内件比较（杭州林达工业技术设计研究所楼寿林）本文主要经过一系列的设计计算并根据操作记录，对工艺性能主要是合成效率，作了计算分析，分别对各典型氨合成塔内件作了一些比较。
氨合成塔出口氨含量，随合成压力增加而升高，随入塔气空速增加和惰气含量增加而减少，其定量关系可使用以下关联式：一、计算关联式：氨合成塔出塔氨浓y a与空速W可由下列伏尔考夫式表示：y a＝A·W-0.278系数A与合成压力P和合成气中惰气含量y i有关，由Sammel strelzoff等文献得：在y i＝0.05～0.1时，A＝2.869×［1-0.0262×(30.0-P)］×［1-1.492×(y I-0.05)］----(1)在y i＝0.1～0.25时，A＝2.223×［1-0.0262×(30.0-P)］×［1-1.925×(y I-0.2)］----(2)用上述公式，可计算不同氨合成塔，在不同操作条件下的出塔氨含量计算值，再以此计算值来评定该塔实际出塔氨浓是否达到该值。
二、各塔型介绍1、YD型：典型的全轴向冷激式氨内件（1）工艺特点：触媒层分四段，各段均进行绝热反应，上下二段间加入冷激气与热气混合降低段间反应气温度供下段反应。
在温度——氨浓图上的操作线呈锯齿阶梯形。
（2）主要优点：结构简单，无冷管热应力问题，无段间换热器而占空间，可多装触媒，各床层均可用冷激气单独调温，方便灵活。
（3）主要缺点：①采用段间冷激气降温的同时稀释了反应气中的氨浓度。
在氨触媒活性相同和氨产量相等条件下，因冷激的副作用，氨净值要降低1.5～2%，提高进塔气温和氨净值等节能措施都与冷激的冷却作用相矛盾。
为了提高热回收率和能位，需提高入塔气温，但当合成塔段间需降低一定温度时，随着冷激气温的提高，冷激气量也随之增加，对氨浓的稀释作用更大。
（详见梅安华主编的《小合成氨厂工艺技术与设计手册》化学工业出版社）。
甲醇合成塔内漏原因分析及处理
１ 甲醇合成塔概况
某甲醇装置 ３台合成塔并联运行，其中 １台 于 ２０００年 ６月投用，为管壳式反应器 （主要技 术特性 参 数 见 表 １），属 三 类 容 器，换 热 面 积 ２０６９ｍ２；合成塔列管材质为 ＳＡＦ２２０５双相不锈 钢，共 有 列 管 ２２９２根，列 管 规 格 ４４ｍｍ × ２ｍｍ×７０００ｍｍ；管板基层厚度 ７０ｍｍ，材 质 为 ２０ＭｎＭｏＮｉ５５，过渡层 Ｅ３０９Ｌ焊丝堆焊 ２ｍｍ， 面层 Ｅ３０８ＭｏＬ堆焊 ５ｍｍ。
装填甲醇合成催化剂时，为最大可能地提高 反应效率、实现产能最大化及降低消耗，在上管 板处一般要装填高出管板一定高度的催化剂，用 来抵消新催化剂升温还原后体积缩小造成的列管 内催化剂空缺，但若装填不均匀或者升温还原过 程催化剂体积变化存在差异，会造成管板与上级 列管之间催化剂分布不均匀，生产过程中催化剂 与合成气反应释放出大量的热量，管板上留存的 部分催化剂反应热不能及时被带走，造成局部高 温区，因温差易致管板及列管之间产生不同的温 度层，由此带来较大的温差应力。这种温差应力 的存在为管板角焊缝裂纹的形成提供了条件。 ３３ 基层高强度钢的氢脆倾向
表 １ 合成塔主要技术特性参数
项 目 介质 程数 焊缝系数 腐蚀裕度 ／ｍｍ 设计压力 ／ＭＰａ 工作压力 ／ＭＰａ 设计温度 ／℃ 工作温度 ／℃
壳程 沸腾锅炉水
１ １ １ ５．６ ５．１／３．９ ２７０ ２５５
管程 甲醇合成气
１ １ １ ５．８５ ５．６／５．３ ２７５ ２２０
［收稿日期］２０１９０６２１ ［作者简介］时 柯（１９８３—），男，山东滕州人，工程师，兖矿 鲁南化工有限公司醇氨事业部副总经理。
第 １期 ２０２０年 １月
中 氮 肥 ＭＳｉｚｅｄＮｉｔｒｏｇｅｎｏｕｓＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒＰｒｏｇｒｅｓｓ
山东联盟GC-R123YZφ2500氨合成塔内件简述
量， 从而保证氨 合成 反应 处 于较 佳 的工 作状 态 。 、 Ｇ 两股 冷气分别 与出第 二 、 第三 催化剂 床 反 应后 的热气 换热 后 ， 沿 中心 管上 升合 成塔 顶部与调节温度 的冷气副线 ｍ汇合 ， 然后
进入第一 催化 床进行 氨合 成反 应 。反应 后 的热气 体与 冷气
摘要 ： 合成氨工业是国民经济 的支柱产业之一 ， 也是一个 高耗能 的化 工产业 ， 现代化合成 氨生产采 用大 型化 、 集成化 、 自动化技术 的低能耗工艺。国昌化工工程设计有限公 司新研发并施 工的 Ｇ Ｃ～Ｒ １ ２ ３ Ｙ Ｚ ￣ ２ ５ ｏ ｏ氨合成 塔内件是合成 塔内件发展 的一个突破。 关键词 ： 氨合成塔 内件 ； 预组装 ； 气体分布 ； 氨净值
２ ０ １ ５年第 ４ ４卷
另一方面 由于触媒床层 没有 冷管 ， 不存 在冷 管效应 ， 可 充分 发挥床层催化剂的合 成效果 ， 从 而提高 了系统 的氨净值 。
３ 氨合 成塔 内件 在 生产 车 间 的预组 装
根据公 司的要求 和设备制造工 艺的需要 ， 同时也 为 了确
保产 品制造 的质量 ， 氨合成塔塔 内两 台换 热器采用在 国 昌科
采用具有 我国 自主知识产 权 的“ 鱼 鳞筒 ” 二次分 布器技 术： 在分气筒和集气 筒双侧 均设 计 了鱼鳞 筒二次 分布器 ， 气 流从小孔分布后 （ 一 次分布 ） 经鱼鳞筒 二次分 布空间分散 ， 然
后经鱼鳞孔切 向分布 （ 二 次分布 ） 至催 化剂床层 ， 使气体分布 均匀度提高 ， 死角 减少 ， 有效 提 高 了分 布器分 布效 果 （ 见 图
技有 限公 司生产部框架 内进行预组装 的方案 ； 为 了确保整个
中图分类号 ： Ｔ Ｑ １ １ ３ ． ２ ５
合成塔
主要设备特点（1）合成塔进入合成塔的其他主要由两部分组成，一部分是占气体总量65%-70%的主反应气，从塔底进入位于塔内最底层的换热器和中心管进行加热，升温至360℃-370℃，进入第一催化剂床层反应，反应温度达到470℃-480℃，，另外一部分为为热护气和冷护气的混合气体，约占总气体量的30%-35%，由下而上进入合成塔内件与壳层的环隙，从塔顶顶部进入催化剂层冷管束，被管外热气加热至250℃，上升至冷激分气盒进入催化剂第二床层。
主反应气与热护气和冷护气的混合气体在第一反应床层混合后依次进入第二、第三床层反应。
进入合成塔内件与壳层环隙的气体主要起保护作用：因为合成氨的反应条件为高温高压，而塔设备的材料决定了其只能在反应时承受高温或者高压，而不能同时承受高温高压，进入环隙的保护气在加压后压力和塔内的压力相当，避免了塔内件承受高压而只承受高温，同时气体处于低温状态可以吸收反应放出的热量，避免了塔的壳层承受高温而只承受高压。
反应放出的热量对保护气加热也实现了能量的充分利用。
氨合成塔是合成氨生产的关键设备之一，随着合成氨技术的不断发展，氨合成塔向单系列、大型化、节能型方向发展。
目前我国有大型氨合成装置30套，所使用氨合成塔有5种类型，即凯洛格型、托普索型、伍德型、布朗型、卡萨利型。
这些塔型根据气体流动方向不同，分为轴向流型、径向流型和轴径向流型，各有所长。
轴向流塔操作稳定，催化剂装量多；径向流塔效率高，压力降小，操作敏感性强，要求高效催化。
1 氨合成塔的设计要求(1)气体均布气体均布理论我国在20世纪70年代就有研究，主要体现在分布器的设计、加工上。
要求分布器筒体的加工精度高，增大气流使气体均布，但会引起局部气体分布不均，需增加再分布器。
再分布器既要起到再分布的效果，又要节省高压空间。
(2)用材、焊接要求高氨合成塔内件处于高温、高压、氢介质环境，对用材要求高，一般用不锈钢，并且对Cr、Ni及铁素体的含量有严格要求，关键部位用Inconel 600或工ncoloy，确保不腐蚀开裂。
合成塔安装施工方案
合成塔安装施工方案一、背景介绍合成塔是一种用于水处理的设备，其主要功能是移除水中的悬浮物、溶解有机物和铵氮等污染物。
合成塔的安装施工方案是确保设备能够正确安装和运行的重要环节，涉及到土建工程、设备安装、管道连接等方面的内容。
本文将介绍一种合成塔的安装施工方案。
二、施工前的准备工作1.项目部成立施工小组，明确各自职责和权限。
2.制定详细的施工计划，包括施工顺序、时间安排和质量要求等。
3.准备所需工具和材料，确保施工过程中的连续性。
4.确保施工现场的安全和卫生。
三、土建工程施工1.根据设计要求做好场地平整和基础施工。
2.按照设备的尺寸和重量要求进行基础的加固和设备支座的制作。
3.安装设备配套的构件，如进出料管道、排污管道等。
四、设备安装1.将合成塔的主体设备吊装到位，并使用支撑杆进行固定。
2.安装合成塔的支撑架，确保设备稳固。
3.安装合成塔的配套设备和附件，如电机、控制柜等。
4.检查设备的安装情况，确保每个部件的连接牢固。
五、管道连接1.根据设计要求和施工图纸连接进出料管道、泵站等设备。
2.使用适当的密封材料进行管道密封，确保无泄漏现象。
3.进行管道的试压和检查，确保管道系统的完整性和可靠性。
六、电气工程施工1.按照设计要求进行电气线路的敷设和接线。
2.安装电气控制柜和仪表，进行接线和调试。
3.进行电气系统的试运行和检查，确保设备的安全和正常运行。
七、调试和试运行1.对合成塔系统进行各项功能的调试和试运行。
2.调试过程中及时记录数据和情况，以备后续参考。
3.确保设备在调试和试运行过程中的各项指标符合设计要求。
4.进行设备的安全演练和操作培训。
八、竣工验收和后期维护1.对合成塔进行竣工验收，对合格的施工进行验收记录和归档。
2.制定设备的维护计划，确保设备能够持续有效地运行。
3.定期对设备进行检修和保养，及时处理设备故障和异常情况。
通过以上施工方案的实施，能够确保合成塔设备能够正确安装和运行，提高水处理效果，并保证施工过程的安全和质量。
热量衡算2.0
5 热量衡算5.1 合成塔热量衡算相关计算式全塔热平衡方程式为：∑Q 1 +∑Qr = ∑ Q 2 + ∑Q 3 +Q 4 （式5.1） 式中： Q 1——入塔气各气体组分热量，kJ/hQr ——合成反应和副反应的反应热，kJ/h Q 2 —— 出塔气各气体组分热量，kJ/h Q 3 ——合成塔热损失，kJ/h Q 4——蒸汽吸收的热量，kJ/h∑Q 1=∑（G 1×Cp 1×T 1） （式5.2） 式中： G 1——入塔气各组分流量，kmol/h ；Cp 1 ——入塔各组分的比热容，kJ/（m 3.k ）； T 1——入塔气体温度，k ；∑Q 2=∑（G 2×Cp 2×T 2） （式5.3） 式中： G 2——出塔气各组分流量kmol/h ；Cp 2 ——出塔各组分的热容，kJ/（m 3.k ）； T 2—— 出塔气体温度，k ；∑Qr= Qr 1 +Qr 2 +Qr 3+ Qr 4+ Qr 5 +Qr 6 + Qr 7 （式5.4） 式中： Qr 1、Qr 2 、Qr 3、 Qr 4、 Qr 5 、Qr 6、Qr 7——分别为甲醇、甲烷、二甲醚、异丁醇、水、辛烷的生成热，kJ/h ； 式中： Gr ——各组分生成量，kmol/h ；△H ——生成反应的热量变化，kJ/mol5.1.1 合成塔入塔热量计算查《化学化工物性数据手册》[17]得在498.15K 、5.2MPa 下各组分气体的定压热容如下表所示：表5.1 组分气体定压热容气体 CH 3OH H 2 CO CO 2 N 2 Ar CH 4 热容kJ/（kmol ·k ）65.8329.1230.5747.6930.2321.5447.61由pi i i Q C G =⨯ 得入塔气中各组分的热量：表5.2 各组分带进合成塔的热量气体 CH 3OH H 2 CO CO 2 N 2 Ar CH 4 热容kJ/（kmol ·k ） 65.8329.1230.5747.6930.2321.5447.61含量kmol/h 14.02 18477.75 2844.89 740.42 635.31 163.50 373.71入塔热量kJ/（h ·k ）922.94538072.0886968.2935310.63 19205.42 3521.79 17792.33则每小时入塔热量：∑Q 1=922.94+538072.08+86968.29+35310.63+19205.42+3521.79+17792.33 =701793.48kJ/（h ·k ）所以总热量∑Q 1=701793.48×498.15=349598422.06kJ/h5.1.2 合成塔的反应热由i ri H Q G =∆⨯得：各组分生成的热量如下表5.3 甲醇合成塔内反应热气体 CH 3OH ( CH 3 )2O C 4H 9OH CH 4 CO C 8H 18生成热kJ/mol 97.73 49.62 200.39 115.69 －42.92 957.98生成量kmol/h 1108.957 3.811 1.466 2.837 109.52 1.171 反应热kJ/h108378367.61189101.82293771.74328212.53-4700598.41121794.58则合成塔每小时生成的反应热：∑Q r =108378367.61+189101.82+293771.74+328212.53+1121794.58-4700598.4=104433356.74kJ/h5.1.3 合成塔出塔热量计算查《化学化工物性数据手册》得在528.15K 、5.2MPa 下各组分气体的定压热容如下表5.4所示：表5.4 组分气体定压热容气体CH 3OHH 2COCO 2N 2ArCH 4热容kJ/（kmol ·k ）67.82 29.13 30.69 48.23 30.32 21.45 49.23由pi i i Q C G =⨯ 得出塔气中各组分的热量：表5.5 各组分带出合成塔的热量气体 热容kJ/（kmol ·k ）含量kmol/h 出塔热量kJ/（h ·k ）CH 3OH 67.82 1231.17 83497.95 H 2 29.13 16083.28 468505.95 CO 30.69 1815.14 55706.65 CO 2 48.23 617.69 29791.19 N 2 30.32 636.67 19303.83 Ar 21.45 162.33 3481.98 CH 4 49.23 337.36 16608.23 H 2O35.36130.714621.91则，每小时出塔热量：∑Q 2=83497.95+468505.95+55706.65+29791.19+19303.83+3481.98+16608.23+4621.91=681517.69kJ/（h ·k ）总出塔热量∑Q 2=681517.69×528.15=359943565.65kJ/h 5.2 合成塔热量损失假设合成塔的热量损失为5%，则损失的这部分能量的值为：Q 3=(∑Q 1+∑Q r )×5%=(349598422.06+104433356.74)×5%=22701588.94kJ/h5.3 蒸汽吸收的热量全塔热平衡方程式为：∑Q 1 +∑Qr = ∑ Q 2 + ∑Q 3 +Q 4 得： 蒸汽吸收的热量为：41r 23Q Q Q Q Q =+--∑∑∑=349598422.06+104433356.74-359943565.65-22701588.94=71386624.21kJ/h水蒸气入口温度为200℃，出口温度为224℃，查《化工工艺设计手册》得：水蒸气的平均热容为3.224KJ/（kg ·K)，则由p Q F t C =⨯⨯∆ 得： 水蒸气的用量：4pQ F t C =⨯∆=71386624.21/(3.224×297.15)=74515.41kg/h=74.515吨/h表5.6 合成塔的热量平衡表气体气体显热反应热热损失 蒸汽吸收合计 入塔气kj/h 349598422.06104433356.74--454031778.8出塔气kj/h 359943565.6-22701588.94 71386624.21 454031778.855.4 合成气换热器的热量衡算 5.4.1 合成气入换热器的热量入换热器的合成气温度为60℃，查《化学化工物性数据手册》得各组分的比热容，由pi i i Q C G =⨯，计算得各组分带进换热器的热量如下表所示：表5.7 合成气带进的热量气体 CH 3OH H 2 CO CO 2 N 2 Ar CH 4 热容kJ/（kmol ·k ） 46.60 28.92 30.92 58.66 31.01 22.78 41.11 含量kmol/h 14.02 18477.75 2844.89740.42635.31 163.50 373.71 带进热量kJ/（h ·k ）653.33534376.5387963.99 43433.0419700.963724.5315363.22则每小时的热量：Q 入换热器=653.33+534376.53+87963.99+43433.04+19700.96+3724.53+15363.22 =705215.61kJ/（h ·k ）合成气带进换热器的总热量：Q 总入换热器=705215.61×333.15=234942576.51kJ/h5.4.2 合成气出换热器的热量由工艺流程可知，合成气出换热器的热量与入合成塔的热量相等，则合成气出换热器的热量为：Q 出换热器=349598422.06kJ/h5.5 换热器的热量衡算5.5.1 入换热器的出合成塔气热量由工艺流程可知，在忽略管路热损失的条件下，入换热器的出合成塔气热量与合成塔出塔气的热量相等，，即入换热器的出合成塔气热量为：Q 5=359943565.65kJ/h5.5.2 出换热器的出合成塔气热量由换热器的热量衡算得：出合成塔气进入换热器后能量降低，降低的这部分能量用于入换热器的合成气的加热，即合成气热量的增值等于出合成塔气热量的减少值。
DCZ型Ф1000氨合成塔内件应用总结
体积／ ｍ ／ ｍ
／ｇ ｋ
月大 修时 再次 实施 节 能技 改 ， 换 使用 国 内南京 聚 更
拓化 工科 技有 限公 司生产 的 Ｄ Ｚ型 ４ ０ Ｃ ， ０ ０氨 合成 １ 塔 内件 。该 内件 自２ １ ０ １年 ７月投 用 以来 ， 运行 效果 良好 ， 现 了满 负荷 生 产 ， 均 Ｅ产 合 成 氨 ２ ０ｔ 实 平 ｔ ０ 以 上 。笔者 以下对 Ｄ Ｚ型 氨 合成 塔 内件 的应 用情 况 Ｃ 进行 总结 ， 同行 参考 。 供
温速率 。恒 温时 温度情 况见 表 ３ 。
２ 催 化 剂 升 温 还 原
２ １ 催化 剂装 填 ． 装置 使用 的是 Ａ １ ２型 氨合 成 催 化剂 ， 度 １ ０— 粒
作 者 简 介 ： 红 （９ ３年 一） 女 ， 龙 江 望 奎 人 ，９２年 毕 业 于黑 龙 贾 １７ ， 黑 １９ 江 省化 学 工 业 学 校 化 工 工 艺 专 业 ， 工 工 艺 工 程 师 ， 事 化 肥 生 产 化 从 管 理工 作 。
２３ 升 温还 原过程 ．
待 系统试 漏 置换 工 作 结 束 后 ， 压 充 氨 ， 补 泄 再
入 精炼 气至 系统压 力 ６ ０Ｍ ａ 开启 循 环 机 ，０ｍｉ ． Ｐ ， ２ ｎ 后 在塔 后取 样 分 析 氨 含 量 达 １ 以上 。工艺 条 件 ： ％ 系统压 力 ６ ０Ｍ ａ 循环 量 ６ｍ ／ ｉ ， 环氢 ７ ％ 一 ． Ｐ ， ｍｎ循 ５ ８ ％ 。升温前 向系统 送 ５ ０ ｋ／ ｍ ０ ０ ｇ ｃ 氨 （ 防冻 ） 。催
成 氨弛放 气 由氢 回 收装 置 回收 氢 气 。装 置 运 行 至
装填 情况 见表 １ 。
表 １ 催 化 剂 装 填 情 况
合成塔内部分析
大型氨厂合成塔（1)轴向塔轴向冷激式合成塔是将催化剂床层分为若干段，在段间通入未预热的氢、氮混合气直接冷却，故也称多段直接冷激式氨合成塔。
图9-6-5为凯洛格四层轴向冷激式氨合成塔，塔外筒形状呈上小下大的瓶式，在缩口部位密封，克服了大塔径不易密封的困难。
内件包括四层催化剂、层间气体混合装置(冷激管和挡板)以及列管式换热器。
气体在塔内流程：气体由塔底部进入塔内，经催化剂筐和外筒之间的环隙，向上流动以冷却外筒，再经过上部热交换器的管间，被预热到400℃左右进入第一层催化剂进行绝热反应。
经反应后气体温度升高至500℃左右，在第一、二层间的空间与冷激气混合降温，然后入第二层进行催化绝热反应。
依此类推，最后气体从第四层催化剂层底部流出，折流向上经过中心管，进入热交换器的管内，换热后由塔顶排出。
该塔的优点是：①用冷激气调节床层温度，操作方便；②省去许多冷管，结构简单可靠、操作平稳等；③合成塔筒体与内件上开设人孔，装卸催化剂时不必将内件吊出，催化剂装卸也比较容易；④外筒密封在缩口处，法兰密封易得到保证。
但该塔有明显缺点：①瓶式塔内件封死在塔内，致使塔体较重，运输和安装较困难，而且内件无法吊出，造成维修与更换零部件极为不便；②催化剂筐外的保温层损坏后很难检查、维修；③塔的阻力较大；④冷激气的加入，降低氨含量，而且不能获得更高的氨合成率，这是冷激塔的一个严重缺点。
(2)径向塔径向中间换热式合成塔，是20世纪70年代后期，世界能源出现短缺，托普索公司改进了原两段径向合成塔结构的设计，采用了中间冷气换热的托普索S-200型内件，图9-6-6为不带底部换热器的S-200型径向氨合成塔。
进塔气体流程：一部分从塔底接口A进入，向上流经内件外筒之间的环隙，再入床间换热器；另一部分，由塔底B进入的冷副线气体。
二者混合经进入第一催化剂床层，沿径向辐射状流经催化剂床层再进入第二催化剂床层，从外部沿径向向内流动，最后由中心管外面的环形通道，再经塔底接口C流出塔外。
合成塔
卡萨利氨合成塔内件流程合成塔的保护气从塔顶进入合成塔的环隙自上而下流动，冷却外筒自身后进入合成塔底部换热器。
合成塔主线气由塔底进入下加热器，与保护气汇合经合成塔底部换热器加热后经中心管进入第一床触媒层，第二、三层冷激气分别由塔顶进入二、三床触媒层入口，合成塔付线气由塔底中心管进入一床层调节温度。
进入一床层的大部份循环气由外向内作径向流动通过触媒层，少量气体在顶部作轴向流动，出一床层的合成气，与二床冷激混合，温度下降，进入二床层由外向内作径向流动，少量气体在顶部作轴向流动，出二床层的合成气与三床冷激气混合温度下降，进入三床层由外向内作径向流动，少量气体在顶部作轴向流动，出三床层的合成气入塔气体分为四路。
第一路为入塔主线气，该气体从塔底进入，经外壳与内件的环隙进入中心管，然后依次进入第二床，第一床中心管换热器的管程与来自第二床和第一催化剂床的合成气换热后进入第一催化剂床进行氨合成反应，反应后的气体入第一床中心管换热器的壳程与入塔主线气体换热降温后进入第二催化剂床层继续进行合成反应，反应后进入第二床中心管换热器的壳程与入塔主线气体换热，然后进入第三催化剂床层进行反应，最后从合成塔底部引出。
第二路为第一床入口气体温度调节付线，该路气体在第一催化剂床入口处与主塔主线汇合以调节第一催化剂床入口合成气温度。
第三路为第二床入口气体温度调节付线，该路气体经中心管环隙直接进入第一床中心管换热器的管程，与壳程的第一催化剂床出口合成气换热，以调节第二催化剂床入口合成气温度。
第四路为开车付线，经开工加热炉加热后，直接进入第一催化剂床，供开车时催化剂升温还原时使用。
大部分进料气体通过位于压力外壳底部的主进口进入合成，该股气体向上通过外壳和内筒间的环形空隙冷却壳体。
在内筒的顶部，进料气体进入中央的管路，输送到位于第二床中间的层间换热器管侧，在这里冷却离开第二床的合成气，自身被加热。
此气体在和旁路气体混合后，流过位于第一床中间的顶部换热器管侧，在这里冷却离开第一床的合成气，自身被加热。
合成塔)
合成塔介绍德国Lurgi德国Lurgi公司设计的低压甲醇合成塔为管壳式结构，管内装填催化剂，在中低压条件下进行甲醇合成反应，由管间沸水移出热量，并产生中压蒸汽，以控制床层温度，延长催化剂寿命，控制副反应的发生。
其主要性能特点是：采用管内装催化剂，管间走循环沸水，用很大的换热面积来移去反应热，理论上反应时催化剂层温差较小，达到接近等温反应的目的，使合成反应几乎是在等温条件下进行，采用低循环比。
为了适合装置大型化的发展，Lurgi公司对管壳式甲醇合成塔进行了改进，发明了两段等温甲醇合成工艺（气冷-水冷双塔），该工艺有两台管壳式甲醇合成塔组成，第一合成塔采用副产中压蒸气的方式移出反应热，第二台反应器产生的反应热则通过与新鲜合成气逆流换热方式脱除，在第二台反应器中，新鲜合成气在管内通过，反应气走壳层。
目前采用该技术建设的165万吨/年甲醇装置已经投产。
与单个管壳式合成塔工艺相比，两段等温甲醇合成工艺有以下特点：——与单台反应塔相比，第一反应器尺寸减少了约50%。
——减少了约50%的合成气循环比。
——热量回收效率高，减少了冷却成本。
——单系列能力可以达到5000吨/天以上。
——整个合成回路（包括循环压缩机、热交换器等）的投资减少近40%。
（2）瑞士卡萨利（Casale）Casale公司最早开发是立式绝热轴径向反应器，其特点是：环形的催化剂床顶端不封闭,侧壁不开孔，造成催化剂床层上部气流的轴向流动，床层主要部分气流为径向流动。
Casale开发的大型轴径向甲醇合成塔的主要结构特点：——环形的催化剂床顶端不封闭，侧壁不开孔，造成催化剂床层上部气流的轴向流动;——床层主要部分气流为径向流动；——催化剂筐的外壁开有不同分布的孔,以保证气流分布；——各段床层底部封闭，反应后气体经中心管流入合成塔外的换热器,回收热量。
由于不采用直接冷激，而采用塔外热交换，各床层段出口甲醇浓度较高，所需的床层段数较少。
由于床层阻力降的明显减少（比ICI轴向型塔减少24%），所以可增加合成塔高度和减少壁厚，可选用高径比的塔，以降低造价。
甲醇合成塔塔内件安装工法
将两半组成的底部环形管吊至塔内。放置在板束上部的十字架上，在十字架上焊接门字型架，确保管道不会滑动。同时，制作拉紧装置用于管道组对，如下图2及3所示。
组对焊接程序先组对焊接环型管与锅炉给水管口C1、C2（DN250)。然后将两个半圆的对接焊口点焊完成。
（2）安装完成后对定距环进行检查，采用塞1mm不锈钢片的方法对水平度进行找平，见下图5：
6）从合成塔B管口移除盲板法兰，在合成塔下面清扫所有残渣后彻底通风并且干燥合成塔。
结语
综上所述，本文甲醇合成塔塔内件安装的具体施工方法，以供参考。
参考文献:
[1]合成塔内件在外筒中发生转动问题初探[J].莫仙军,黄晖,王慧强,平惠强.小氮肥.2003(08).
[2]一轴二径合成塔内件[J].大氮肥.1999(06).
图5对定距环板平行度找平及塞不锈钢片完成平行度找平实物图
2）安装换热板束
（1）制作吊装板束所用的吊具，如下6简图：
图6吊装板束所用吊具简图：
图7制作扇形平台简图：
（3）使用螺栓将临时平台连接在上封头下部吊耳上，配合直爬梯上下作业，做好板束安装前准备工作。
（4）参考锅炉给水入口接管，放铅线到外壳内壁提供的换热板固定环，根据板束方位图标记每一板束的位置。
甲醇合成塔塔内件安装工法
摘要：本文以瑞士卡萨利工程公司制造的甲醇合成塔塔内件为例子，对甲醇合成塔塔内件安装工法进行了详细的论述。
关键词：甲醇；塔内件；安装技术
引言
甲醇合成塔是一个温型反应器，主要由底部格栅、上下部环管、上下连接板束、换热板束、U型管、中心管（合成气）及连接弹性管道组成，主要用于生产合成气，利用锅炉给水泵使锅炉给水在床层中的板式换热器中强制流动，迅速移走反应热，并副产中压饱和蒸汽，同时在催化剂的作用下产出合成气。
合成塔的设计原理
合成塔的设计原理合成塔是一种常见的气体净化和污染物去除设备，它通过传质和反应来进行气体净化和污染物去除。
合成塔的设计原理主要包括传质过程、反应过程以及设备结构等方面。
合成塔的传质过程是指气体在塔内与液体相接触并通过物理或化学作用使其中的污染物被溶解或吸附到液相中。
传质过程可以分为气液吸收、干式吸附和化学反应三个主要模式。
气液吸收是指气体与液体之间的物质传递过程。
当污染物分子在气体相中碰撞到液体表面时，会因为液体的表面张力和溶解度等因素而被溶解到液相中，从而实现气体的净化。
气液吸收过程的效果受到液体性质、塔内气液接触方式、气液间的传质方式等因素的影响。
干式吸附是指通过固体吸附剂将气体中的污染物吸附到其表面进行去除。
固体吸附剂通常是多孔的材料，具有较大的比表面积，能提供充足的吸附表面。
当气体通过固体吸附剂层时，污染物分子会在固体表面吸附，从而实现气体的净化。
干式吸附过程中吸附剂的选择和再生是影响净化效果的重要因素。
化学反应是指通过在气体和液体接触过程中引入特定的化学物质，以发生化学反应来去除污染物。
化学反应可以是氧化还原反应、酸碱中和反应等，通过在合适的条件下使污染物发生化学转化，将其转变为无害或可处理的物质，从而实现气体的净化。
除了传质过程，合成塔的设计还需要考虑设备的结构和操作参数。
合成塔通常由填料层、液相分布装置、气体分布装置和反应区等组成。
填料层是合成塔中用来增加气液接触面积和接触机会的装置，也是传质和反应的主要区域。
填料的选择和结构对于传质和反应效果有重要影响。
常见的填料有环形、球形、波状等形状，可以根据气液性质和处理要求进行选择。
液相分布装置是用来均匀分布液体相的装置，它可以保证液相在填料层中充分覆盖，并提供良好的传质和反应条件。
常见的液相分布装置有喷淋塔、洗涤板等。
气体分布装置是用于均匀分布气体相的装置，它可以保证气体在填料层中均匀流动，实现气液充分接触。
气体分布装置的设计应尽量减少阻力，提高气体分布的均匀性。
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。
安淳公司合成塔内件简述
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φ600、φ800、φ1000、φ1200、φ1400、φ1600、φ1800等，单塔能力从2万吨氨/年（φ600）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φ1400、φ1600、φ1800、φ2000、φ2200五个系列，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φ1400、φ1600、φ1800、φ2000，下面详细介绍φ1600、φ1800氨合成塔及系统的特点。
ⅢJDφ1600和φ1800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。
ⅢJDφ1600和φ1800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℃～380℃，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。
ⅢJDφ1600和φ1800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。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
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合成塔简介
合成塔是炼油、化工、石油化工、生物化工与制药等 生产中广泛应用的气液传质设备。应用于氨、氯化氢、甲 醇、尿素等的合成和重油的加氢等，它的结构、材料和形 成随反应物和反应条件不同而不同。主要应用氨合成塔.甲 醇合成塔.尿素合成塔等。第二章
合成塔类型
二、合成塔类型
根据塔内气液接触的部件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。
板式塔
板式塔是一类用于气液或液液系统的分级接触传质设备，由圆筒形塔 体和按一定间距水平装置在塔内的若干塔板组成。板式塔内置一定数 量的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质、热传递，气 液相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。
填料塔内装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流， 气体逆流向上与液体接触进行质热传递，气液相组成沿塔高连续 变化，属微分接触操作过程。
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第四章 四
氨合成塔的定义及工作原理
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氨合成塔的定义及工作原理
氨合成塔的定义：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。
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第五章
冷管式氨合成塔
冷管式氨合成塔
冷管形状有圆管、 扁平管和带翅片的 冷管。来自换热器 的气体有的是先经 中心管，后入冷管; 有的是先经冷管， 后入中心管。 如图，换热器的气 体是先经冷管，后 入中心管。S轴向 冷激式氨合成塔 (凯洛格型)
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第六章
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第五章 第三章
冷管式氨合成塔 废热锅炉的结构
五
冷管式氨合成塔
• 内件组成：催化剂框，分气盒，换交换器和电加热器
单管并流式内件: 优点:使结构简化，塔内部件比较紧 凑，不受管径和分气盒的限制，有 利于减小床层径向的温差。 缺点:结构不够牢固,由于温差应力 大，升气管、冷管焊缝容易裂开。
云华安工艺/设备培训课件
化工设备——合成塔
李政 2018-03-18
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目录
打造世界级创新型绿色化工企业
1、合成塔简介
目 录
2、合成塔类型 3、合成塔工艺设计问题
4、氨合成塔定义及工作原理 5、冷管式氨合成塔 6、冷激式氨合成塔
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第一章 一、合成塔
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第六章
冷激式氨合成塔
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完毕
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第六章
冷激式氨合成塔
举例: 径向激冷 不带底部的S-200型径向氨合成塔 与轴向冷激式合成塔相比，径向合成塔具有以下优点: 流速远较轴向 A.气体呈径向流动，流动为低，使用小颗粒催化剂时，其压 力降仍然较小，因而合成塔的空速较高，催化剂的生产强 度较大; B.对于一定的氨生产能力，催化剂装填量较少，故塔直径较 小，采用大盖密封便于运输、安装与检修。
冷激式氨合成塔
六
冷激式氨合成塔
冷激式氨合成塔分为： 轴向激冷： 合成气在催化剂床层内呈轴向流动的氨合成塔。它的内筒又可分为单层轴向 内冷式‘或冷激式)、多层轴向中间换热式和多层轴向冷激式。
径向激冷：
合成气在催化列床层内皇径向流动的氦合成塔。‘它的特点是阻力低（仅为 轴向型的几十分之一)，因此合成塔的空速得以提高，单位时间的氨产率也 可提高。从催化剂内热最移走方式分有径向冷激型(直接用冷的合成气进行 冷却)和径向内冷：有止反向三套管式、鼠笼冷管式、螺旋冷板式。
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第四章
氨合成塔的定义及工作原理
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第四章
氨合成塔的定义及工作原理
氨合成塔工作原理
氨合成是个体积减小的放热反应，在高压下，摩尔比为3:1的氢气和氮气在催化剂 的参与下反应生成氨。氨合成塔由外筒和内件两大部分组成，内件框内设有上、下两 个换热器和三段装填有催化剂的床层。 合成气分三路进人氨合成塔，一条主气路，两条辅助气路。主气路沿合成塔内、外筒 环隙由上至下进人，在塔底部沿升气管向上走，到第二段与第三段催化剂筐之间进人 层间换热器管程，与催化剂层内的热气体换热，移走反应热并提高自身温度，出第二 段层间换热器后进人第一段与第二段催化剂筐间的集气盒，在此与从塔上来的一股辅 助气混合，继续向上进人第一段催化剂筐间的换热器管程，出换热器后与从塔底沿中 心管来的另一股辅助气混合然后进人催化剂筐，此时温度达到催化剂活性温度，氢气 与氮气：在催化剂的作用下反应生成氨气，并放出大量热。合成气自上而下轴径向穿 过催化剂床层，在合成塔出口，混合气中有21％左右的氨，温度为440℃左右。 合成氨装置中四大机组驱动形式有哪几种？ 合成氨装置中有两种驱动形式：①蒸汽驱动；②电驱动。
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第六章
冷激式氨合成塔
举例: 轴向激冷 轴向冷激式氨合成塔: 该塔优点: 用冷激气调节反应 温度，操作方便，结构简 单，内件可靠性好合成塔 简体与内件上开设入孔， 装卸催化剂时，不必将内 件吊出，外筒密封在缩口 出。 明显缺点: 虽便于密封，但焊 接合成塔封头前，必须将 内件装妥。维修不便，难 以检查修理。
填料塔
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第三章
合成塔工艺设计
三、合成塔工艺设计
绝热层高度 （根据空速.气体入床层温 度.氨含量及催化剂活性等 确定） 冷管比 (即1m3催化剂所需冷管的 传热面积) 换热器比传热面 (即每立方米催化剂所需换 热器的传热面积) 塔的压力 (空速提高往往受到压力降 制约)
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