合成塔
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追求卓越 至胜立德
— 4—
第四章
氨合成塔的定义及工作原理
追求卓越
至胜立德
— 5—
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。
追求卓越
至胜立德
— 10 —
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。
云华安工艺/设备培训课件
化工设备——合成塔
李政 2018-03-18
追求卓越
至胜立德
百年梦想
千亿祥云
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
追求卓越
至胜立德
百年梦想
千亿祥云
第一章 一、合成塔
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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第六章
百度文库
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。
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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第六章
冷激式氨合成塔
追求卓越
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— 12—
完毕
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百年梦想
千亿祥云
追求卓越
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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
—3—
第四章 四
氨合成塔的定义及工作原理
— 2—
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。
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。
追求卓越
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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。
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— 6—
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。
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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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: 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。
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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
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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第六章
百度文库
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。
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。
追求卓越
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— 11 —
第六章
冷激式氨合成塔
追求卓越
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— 12—
完毕
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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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第四章 四
氨合成塔的定义及工作原理
— 2—
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。
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。
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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。
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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。
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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