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。

ⅢJDφ1600和φ1800氨合成塔的反应后热气塔内换热器布置在中心，为瘦长型，换热管加工成横纹管，大大提高了传热系数，减少了传热面积，增加了塔容积利用系数。

ⅢJDφ1600和φ1800氨合成塔催化床（高）中80%～85%是径向筐，阻力小。

ⅢJDφ1600和φ1800氨合成系统配单氨冷，氨冷器为卧式，其上部配有高位卧式闪蒸槽，氨冷效率大大提高。

2. ⅢJD2000φ1600和φ1800氨合成系统使用效果
第一个ⅢJDφ1600于2000年在岳阳化肥厂投入使用，随后河北邯钢化肥厂、河南心连心、河南驻马店、晋城二化、江苏张家港、山西晋丰闻喜先后采用。

ⅢJD2000φ1600系统使用效果，以下是天脊晋城化工股份有限公司的运行情况说明：（1）高压机开机台数6台 6MD32—180/320和2台6M16—57/320；
（2）循环机开机台数2台 8m3/min和2台1.8m3/min；
（3）合成氨产量640t/d；
（4）循环气CH4 21%～23%，系统压力28.5MPa；
（5）温度：二进165℃、0米400℃、热点465℃
二出300℃、热交出（水冷进）60℃；
（6）系统压差1.2MPa，合成塔压差0.36MPa。

ⅢJD2000φ1800系统已在山东瑞星、山东德齐龙（两套）、江苏新沂恒盛、山西高平
晋丰、江苏张家港华昌等企业投入使用。

φ1800系统两种型号，一种净空高为16米，触媒装填量25.4m3，一种净空高为18米，触媒装填量28.4m3（山西高平属此型号）。

φ1800系统的运行情况（山东德齐龙化工集团）：CH4%为21%～22%时，日产氨580～600吨，系统压力23MPa～25MPa，“零”米温度390℃～400℃，出塔温度300℃～310℃，开8m3/min循环机3台，系统压差1.2MPa ，塔压差0.3MPa～0.4MPa，同平面温度差2℃～4℃，氨冷温度-5℃ ，水冷进口温度70℃～80℃，运行非常平稳。

φ2000系统，已于2006年8月在河南心连心投产，效果很好。

该合成塔净空高为18m，催化容积33.5m3。

结构为三层：一层为轴向绝热层，二层为径向间冷层，三层为径向绝热层。

流程特点：
① 余热回收，产生3.5MPa～3.9MPa饱和蒸汽；
② 两级氨冷，第一级降温-5℃，第二级降温-15℃；
③ 循环机：塔前；
④ 放空气：循环机前，此处氨含量最低，甲烷最高，冷量已回收；补气：循环机后，充分发挥循环机能力；
⑤ 进水冷温度70℃，节约冷却水；
⑥ 进塔氨含量1.8%，出塔氨含量17%，低空速：5977.89h-1
采用高钴（氧化钴含量2%以上）、稀土和多种助剂组成的高活性、低压、宽温型氨合成催化剂，起始“零”米温度340℃～350℃，热点温度500℃左右。

4. ⅢJDS氨合成系统（如图四）
ⅢJDS氨合成系统为最近版本，它在ⅢJD3000基础上又提升了一大步。

其特点：双塔双锅，塔锅一体，双塔连续反应。

4.1 双塔双锅，塔锅一体：合成塔与废锅连成一体，对材质要求不高，免除了热应力很大的连接管道，节省了占地面积。

4.2 第一个塔只有一个绝热反应层，“零”米温度330℃～360℃，绝热反应后温度490℃～500℃，氨净值增加9.6%～11%，塔容积小，塔体简单。

4.3 第二塔基本上为绝热反应，容积大，催化剂多，占总量80%，最终氨净值18%～19%。

4.4 废锅产生3.9MPa饱和蒸汽，每吨氨产汽1吨左右。

4.5 适用单系统大型化。

高压筒直径相对于单塔直径小，加工制造、运输、安装相当方便容易。

5. XA209催化剂
5.1 为适用ⅢJD3000及ⅢJDS内件设计氨净值高的要求，配套研制了一种低温宽温小粒度XA209催化剂。

5.2 XA209催化剂在XA201基础上提高钴含量增加，加入稀土元素、氧化锆，并对其它组分进行了调整。

5.3 活性检测结果：压力15MPa，空速30000h-1，330℃时出口氨
6.6%，415℃时出口氨16.8%，在580℃耐热20小时降温415℃出口氨含量16.2%，实际使用时，“零”米可控制在330℃～360℃，热点温度490℃～500℃，为正常运行温度。

6. 结束语
湖南安淳高新技术有限公司开发设计制造的氨合成塔及系统，有四个技术层次：ⅢJ：φ600、φ800、φ1000、φ1200；ⅢJD2000：φ1400、φ1600、φ1800、φ2000；ⅢJD3000：
φ2200、φ2400。

6.1 ⅢJ型系列基本特点：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，阻力较大；塔下部换热器为鼓型，换热气体流速小，“K”小。

6.2 ⅢJD2000包括φ1400、φ1600、φ1800、φ2000，基本特点：冷管绝热型，冷管为同平面内外环上下并流型，适于径向冷管段反应，塔径大，能力大，12万吨～22万吨/年，两轴三径，阻力小。

塔下换热器为细长型，“K”大；ⅢJD3000包括φ2200和φ2400，其基本特点：间冷绝热反应，一轴三径，第四段反应后热气在塔外废锅冷却，产生中压或次中压蒸汽，塔体与废锅二合一，节约约40多米大管径、高温抗氢腐蚀管道。

二级氨冷，进塔氨含量为1.8%～2.2%，二进温度240℃，二出温度400℃以上。

6.3 ⅢJD3000型能力更大，φ2000、φ2200运行能力为20～25万吨/年，20MPa～22MPa 运行，阻力更小。

6.4 ⅢJDS型为双塔双锅，塔锅一体。

适用装置大型化，单系统能力可达30万吨，更节能，吨氨产中压蒸汽一吨；氨净值高，阻力小，循环量小。

ⅢJDS型比ⅢJD型系列将有更大进步。

6.5 ⅢJD3000与ⅢJDS配XA209催化剂，效果更好。