DN2400氨合成塔外壳制造方案要点

DN2410氨合成塔（51.084-1）制造工艺方案

山西丰喜化工设备有限公司

一、设备概述

氨合成塔是合成氨的关键设备，盛装介质为中度危害易爆的合成气。设备设计参数为：设计压力16Mpa，设计温度：上部300℃/下封头及管口B 480℃。设备由封头组件、筒体、端部法兰、顶盖等组成。设备内径为φ2410mm，其封头为半球形封头，最小厚度为109.7mm；筒体总厚度为（内筒+层板）162mm。该设备结构型式为整体多层夹紧式高压容器，主要受压元件材料为14Cr1MoR、12Cr2Mo1R、Q345R、12Cr2Mo1IV、14Cr1Mo IV、40CrNiMoA。该设备为A1级压力容器产品，制造要求高，难度大，必须有切实可行的保证措施来保证设备的制造质量，特制定本《制造工艺方案》。

二、设备设计参数

设计压力（Mpa）16

无损检测方法/比例100%射线-Ⅱ/ 100%超声波-I 100%MT-I

设计温度（℃）

上部300℃/

下封头和管口B 480℃

介质H2、N2、N3H、C4H、Ar 筒体内径(mm) φ2410（min）工作压力（Mpa）＜14.21 内筒厚度(mm) 24

最高工作温度（℃）下封头管口B组件370℃

向上过渡到189℃

层板厚度(mm) 6+11X12=138

腐蚀裕量(mm) 3 设备净重(kg) 334000 水压试验压力(Mpa) 20.2（卧式）容器类别第III类（A1）焊接接头系数（内筒/层板）内筒1.0/层板0.95

三、主体材料

零部件名称材料执行标准

球形封头12Cr2Mo1R（正火+回火）GB713-2008

内筒14Cr1MoR（正火+回火）GB713-2008

层板Q345R GB713-2008

筒体端部14Cr1Mo IV（正火+回火）NB/T47008-2010

平盖SA-336 F11 CL3（正火+回火）SA-336/SA-336M

四、制造标准及依据

4.1、GB150-2011 压力容器

4.2、HG3129-1998 整体多层夹紧式高压容器

4.3、GB713-2008 压力容器用钢板

4.4、NB/T 47008-2010 承压设备用碳素钢和低合金钢锻件

4.5、NB/T47014-2011 承压设备焊接工艺评定

4.6、NB/T47015-2011 压力容器焊接规程

4.7、NB/T47016-2011 承压设备产品焊接试件的力学性能检验

4.8、JB/T4730.1-2005 承压设备无损检测

4.9、TSG R0004-2009 固定式压力容器安全技术监察规程

4.10、JB/T4711 油漆、包装、运输

4.11、SA-336/SA-336M-2010 高温承压件用合金钢锻件

4.12、SB-168-2010 镍-铬-铁合金

4.13 51.084-Y 氨合成塔技术条件

五、设备制造前准备工作

5.1技术准备

5.1.1熟悉图纸，弄清设备的结构型式和结构尺寸以及使用状态，掌握技术要求中各项标准、规定，并认真填写工艺审图记录卡。

5.1.2确定设备制造的重点部位以及重要部件的加工难度。

5.1.3明确设备的制造过程以及在制造过程中可能出现的问题和解决方案。

5.1.4按施工图、规范、标准的要求编制制造工艺过程卡、焊接工艺过程卡、及外协事项专用表等文件。

5.1.5在审图和编制工艺文件以及制造过程中，如果出现结构尺寸的错误或对结构型式有疑问以及在加工制造过程中需要变更结构型式，必须以工艺审图问题解答卡的形式与图纸的设计单位联系，设计人员没有明确答

复的，绝对不允许更改。

5.2材料准备

5.2.1所购材料（钢板、锻件、焊材）型号、规格、标准必须与图纸和工艺文件中提供的型号、规格、标准一致。

5.2.2材料（钢板、锻件、焊材）必须在评审合格的供货单位中进行订购。

5.2.3主要受压元件材料入厂必须按《固容规》及图纸设计要求复验。主要受压元件的材料必须有合格的质量证明文件，标记齐全、清晰，复验合格后，主要受压元件的材料必须在明显位置作好主要受压元件标记“△△”符号。

5.2.4主要受压元件材料的特殊要求

1）、内筒及球形封头用材料14Cr1MoR（正火+回火）、12Cr2Mo1R（正火+回火）钢板应符合GB713-2008的规定，逐张进行100%超声波检测，符合JB/Ｔ4730.3-2005中I级（14Cr1MoR ）/Ⅱ级（12Cr2Mo1R）合格；同时钢板的化学成分、力学性能等技术要求应符合51.084-Y《氨合成塔技术条件》中有关规定。

2）、14Cr1Mo 、12Cr2Mo1锻件应按NB/T47008-2010《承压设备用碳素钢和低合金钢锻件》的要求进行制造、检验和验收, 同时钢板的化学成分、力学性能等技术要求应符合51.084-Y《氨合成塔技术条件》中有关规定。

3）、平盖用材料SA-336 F11 CL3应符合ASME II A篇中SA-336/SA-336M《高温承压件用合金钢锻件》及51.084-Y《氨合成塔技术条件》中有关规定。

5.3 质量控制

按照有关标准、规范、协议等有关规定，并结合我公司质量管理文件以及该设备的结构特点，制定详细的设备质量控制计划，质量计划经审核批准后，制造过程中应严格按质量计划进行设备质量控制工作。

六、制造过程中主要质量控制环节、控制点：

6.1制造程序见图

DN2410氨合成塔外壳制造工艺流程图

6.2底封头组件

6.2.1 球形封头下料前应进行材料标记及表面质量检查，并按规定进行标记移植。

6.2.2 按图纸要求的下料尺寸气割下料，不允许拼接，并彻底清除影响球形封头成形质量的毛刺、氧化熔渣等。

6.2.3 外协压制成形方式为热压，成型时应加无污染的润滑剂，几何形状及误差以及压制技术要求应符合GB/T25198-2010、GB150.4-2011 第6.4中的规定。内表面形状偏差用带间隙的全尺寸的内样板检查，其最大形状偏差外凸不得大于1.25%Di，内凹不得大于0.625%Di；内直径误差必须控制在-3~+3之间。

6.2.4 粗车封头端面后划出0°、90°、180°、270°四个位置线及各管口位置线，开制底孔。

6.2.5 装焊各接管组件、支座等，并按管口方位图堆焊T13~16位置处过渡层；

6.2.6 检测合格后封头组件整体消除应力热处理。

6.2.7 按二次加工图加封头中心孔、各接管孔、坡口及支座定位面。

6.2.8 加工后的坡口表面进行100%MT，符合JB/T4730.4-2005 I级合格。

6.2.9 堆焊T13~16位置处面层，并装焊各热电偶连接管。

6.3、筒体的制造

6.3.1. 内筒下料前应进行材料标记及表面质量检查，并按规定进行标记移植。对照筒体排料图的要求，检查板面、板长是否符合要求，如果不合适，应与技术部门取得联系，未经技术部门认可，不得更改排料图。

6.3.2 按排料图要求的下料尺寸逐节进行号线，其要求对角线相对允许差

≤2mm，板宽的允差为±1.5mm，周长允差≤3mm，板宽的两边各留5mm 坡口加工余量。用白色油漆注明筒节号以及板两边坡口加工符号，采用半自动切割机进行下料，刨边机刨坡口，加工后的坡口表面进行100%MT，符合JB/T4730.4-2005 I级合格。

6.3.3 铆工制作弦长不小于1000mm的铁皮样板，在油压机上利用压头胎压头，用样板检查压制的弧度，并及时校正，使所压制的弧段误差在制作要求范围内。

6.3.4 按筒体的顺序号依次卷圆，采用冷卷，避免内筒的内外表面机械损伤，用样板检查各段的卷制弧度符合要求后组焊，并同时在第一节筒体的A 类焊接接头延长部位焊焊接产品试板，以便检查内筒焊接接头的力学性能。

6.3. 5 筒节在卷板机上校圆，其要求同一断面上最大内径与最小内径之差≤5mm。A类焊接接头的对口错边量b1≤1mm, 棱角度E1用弦长等于600mm的内样板或外样板检查，其值≤1.5mm。

6.3.6 筒节校圆检查合格后，对筒节内外表面进行打砂除锈，去除油渍、氧化皮等，并按下料时排料图的顺序号，在两端用白色油漆标记清楚。

6.3.7 校圆合格后，内筒的A类焊接接头100%射线检测，符合JB/T4730.2-2005中的Ⅱ级合格，射线检测合格后，再进行20%UT检测，符合JB/T4730.3-2005 I级合格，表面进行MT检测合格，符合JB/T4730.4-2005 I级合格。

6.3.8 在组对平台上，按筒体顺序号进行卧式组对，组对时相邻筒节的A 类焊接接头错开90°，并要求单数和双数筒节的A类焊接接头分别处于同一直线上。B类焊接接头的对口错边量≤1.5mm，棱角度E2≤1.5mm。每组对一节筒体均应按要求检查直线度偏差符合要求。全部组对完成后，沿圆

周0°、90°、180°、270°四个位置拉4根φ0.5的钢丝检查直线度偏差，直线度偏差≤6mm（测量位置距A类接头焊缝中心线200mm）。

6.3.9按焊接工艺的要求焊接B类焊接接头，并进行100%射线检测，符合JB/T4730.2-2005中的Ⅱ级合格。

6.3.10 全部项目检测合格后，所有内、外表面的A、B类焊接接头均采用手工和抛光机进行打磨与母材齐平。

6.3.11 热处理

采用电加热炉对内筒进行整体消除应力热处理。

6.4筒体端部制作

6.4.1 毛坯锻件的制造应符合NB/T47008-2010中的Ⅳ级要求，进厂后，查看锻件的质量证明文件，按要求进行复验，同时按照图样要求检测几何尺寸，全部合格后，方可进行下一道工序。

6.4.2按图加工内外圆、端部坡口、密封面，加工平面、螺纹底孔，最后攻丝。

6.5 组对

6.5.1 外观检查：按图纸要求检查底封头、内筒、筒体端部的几何尺寸，确认无误后，根据管口方位确定装配方位，并用白色油漆标记出0°、90°、180°、270°字样。

6.5.2 组对：在平台上划出组对中心线和两端组装线，按装配方位的要求将底封头固定，要求底封头的大端面与中心线垂直，然后组对内筒，最后组对筒体端部，要求端面与筒体轴线的垂直度≤2mm。

6.5.3 焊接：按焊接工艺要求进行焊接，并对焊接接头进行100%射线检测，符合JB/T4730.2-2005中的Ⅱ级合格。

6.6 局部热处理

封头组件、内筒及端部法兰组焊完成并检测合格后对焊缝采用履带式加热器进行局部热处理。

6.7层板制造

6.7.1层板下料前应进行材料标记及表面质量检查，并按规定进行标记移植。

6.7.2排料：按图纸及标准要求绘制每层层板的排料图。

6.7.3下料：按照各层层板排料图和下料尺寸号线，下料理论公式为：（上层层板的外径+12）×π-10，周长方向两边V型外坡口采用刨边机加工成形。并用白色油漆写上第几层第几节、下料长度等字样。

6.7.4校平：层板成形前必须进行板面的平面度检测，平面度超标的必须进行校平。校平时，在卷板机上、下辊之间衬一块足够厚的钢板，将下好料的层板放在钢板上面，滚动校平。

6.7.5划钻工艺孔：根据每层层板的宽度结合夹紧装置钳口之间的距离，划钻φ51夹紧孔（详见排料图）。

6.7.6制作样板：按照层板位置所对应的筒体内径（理论尺寸）制作弧度样板，用δ1.5镀锌铁皮制作（详见排料图），并用白色油漆写上第几层的字样。

6.7.7卷圆：按照排料图的顺序预弯，用样板检查，直至符合要求的尺寸，然后用8#铁丝将其捆绑。

6.7.8打砂除锈：为了保证层板的夹紧质量，层板的内外表面均须打砂除锈，去除油渍、氧化皮等。

6.8层板包扎

包扎下一层板前应清除内筒、已包扎和待包扎层板外表面的铁锈、油污和其他影响贴合的杂物，并将前一层焊缝修磨光滑。

6.8.1内筒撑紧胀胎装置设置：撑紧装置共20件均布,装配于内筒里。6.8.2按照层板排料图的顺序，在内筒上划出第一层每个筒节的C类焊接接头位置线，纵、环向焊接接头错开位置应符合HG3129-1998规定和图样的要求，具体详见每层层板排料图。

6.8.3将已卷制成形并经除锈检验合格的单节层板利用桥式起重机的主副钩或者配合使用层板包扎机上配置的电动葫芦，将单节层板筒体弹性拉开套入内筒上或已经包扎完成的上层层板上。

6.8.4底部支撑后，移开起重机，用钢丝绳捆扎单节层板筒体交叉方向后分别挂在层板包扎机预紧钳的弯钩上，同时启动转台，使筒体来回滚动，调整环向接头间隙为6mm左右，开启预紧钳油泵，操作台上的油压表会显示实际操作时压力，达到基本预紧后，用铜锤在层板上全方位稍加敲击，并检查层板纵环向边缘的贴合情况，无异常时，将夹紧钳的钳头装入预设的工艺孔中，开启夹紧钳油泵，逐级升压至16Mpa，再用铜锤均匀敲击一遍层板。

6.8.5用塞尺检查层板两端和纵向接头处的间隙，合格后进行点焊，单层层板全部装配完成后，先进行一次层板松动面积检查。

6.8.6选择合理的焊接顺序，先将所有纵向接头焊接完成，再逐一将环向接头焊接完成，使纵向焊接接头的横向收缩，能更紧一些包紧层板。

6.8.7焊接并且焊缝打磨完成后，进行第二次层板松动面积检查，并以第二次检查的结果为最终结果，纵向焊缝的收缩对层板贴合率的影响是比较明显的，层板端部层间间隙控制及层板松动面积控制方法如下：

a、层板端部层间间隙的控制

在每一层板筒节的端面应测量相邻层板（或内筒）的径向间隙和径向间隙高度大于或等于0.25mm段的弧长。测量后按“层板端部层间间隙控制检测一览表”中图示方法计算估算间隙面积Ag=2/3×b×h mm2,任一端面上以平方毫米表示的任一估算间隙面积Ag值不得超过以毫米表示的层板厚度值的25倍，且任何层板间隙的弧长b不得超过容器内径。若相邻层板间隙不只一处，则间隙长度之和不得超过容器的内径，任一层板间隙的最大高度不得超过3mm。

b、层板松动面积的控制：

每一松动的部位沿环向长度不得超过300mm，沿轴向长度不得超过600mm。行业里对于包扎层板中间区域较普遍地采用层板贴合率的控制检查方法来实现对松动面积的控制检查，贴合率定义为：层板与内筒或者前一层层板之间贴合紧密，达到理想状态，手锤敲击的声音实而不空的面积占总面积的比例。层板贴合率检查方法：可先后在包扎完成后的每一层层板表面按160×160mm方格划线，不足160×160mm的格数计入总格数，检查可用0.5磅的小锤进行敲击，用小锤先敲击边缘处0.03mm塞尺塞不进去的区域，听其与内筒或前层层板贴合严密的实音，将此声音作为标准，比照敲击各个区域，以判断松动部位沿环、轴向的长度，手锤敲击发出空音者划×。贴合率按以下公式计算：

贴合率=

-?

方格总数打格数

方格总数×100%

贴合率70%~80%为合格，85%以上为优良。焊前、焊后各检查一次层板松动面积，第一次检查层板松动面积贴合率难以达到合格标准的，应采取措施予以返修。

6.8.8检测：层板与封头、筒体端部的焊接接头、层板的拼接接头进行100%超声波检测，符合JB/T4730.3-2005中的Ⅱ级合格。

5.8.9磨锉：检测合格后，内层筒体上所有C、B类焊接接头均需磨至与母材平齐，对于影响下层包扎的表面缺陷同时清理干净。

6.8.10重复以上工作直至10层层板全部包扎完成。

6.8.11最外层包扎完成合格后，对C类焊接接头进行100%UT-Ⅰ级检测。焊堵外层每节筒体上的夹紧工艺孔。详见部件图要求。每节对角线上的两个堵板上有φ6孔作为报警孔。

6.9 设备组装

6.9.1 各个部件经外观检验合格后，按图要求进行装配，设备主螺栓选用AR110型液压拉伸器预紧。预紧时应对称预紧。

6.9.2 根据相对应的管口型式和尺寸，加工试压盲板，并封闭管口。

七、焊接要求

7.1 产品焊接试板

7.1.1 内筒产品试板

a、采用同内筒同材质、同规格、同热处理状态的钢板制作，由焊接内筒的焊工采用相同的条件和相同的焊接工艺在第一节筒节纵向接头延长部位与筒节同时施焊，焊完后，打上焊工和检验员代号钢印。

b、产品试板与筒体纵向接头一同按图样要求进行无损检测后用氧-乙炔焰气焊割下，随筒节同炉热处理。

c、按NB/T47016-2011《钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验》中规定制作试样，进行力学性能试验和弯曲试验。

试板制作工艺详见附件《压力容器焊接试板工艺过程卡》，基本流程如下：

钢板划线下料刨削坡口焊接检验（包括无损检测）热处理（指内筒产品试板）加工试样理化试验

7.2 焊接

7.2.1 设备焊接接头选用的焊接工艺评定及焊工资质，具体要求详见《焊接工艺规程》。

7.2.2 焊前清除坡口表面及两侧20mm范围内的铁锈、油污及水份等有害杂质。

7.2.3 双面焊时背面采用碳弧气刨清根后，刨槽必须用砂轮磨光，经检查合格后，用压缩空气吹掉坡口内灰尘方可施焊。

7.2.4 组对时的点焊固定，焊接要求与焊接接头相同，焊接过程中清除定位焊接接头金属，若熔入永久焊接接头内的定位焊接接头则两端应修整便于接弧；

7.2.5 内筒及层板焊接接头焊后均要求磨平，接管与封头的焊接接头除图中注明外，按HG20593-1998中的规定。

7.2.6 14Cr1MoR（IV）之间及与Q345R之间焊接前焊前预热温度不小于150℃、12Cr2Mo1R（IV）与Q345R之间焊前预热温度不小于200℃，焊后对焊缝及近缝区200～300mm范围内采取保温缓冷措施，并及时进行300-350℃，保持1h的消氢处理。

八、无损检测

8.1内筒及球形封头用材料14Cr1MoR（正火+回火）、12Cr2Mo1R（正火+回火）钢板应符合GB713-2008的规定，逐张进行100%超声波检测，符合JB/Ｔ4730.3-2005中I级（14Cr1MoR ）/Ⅱ级（12Cr2Mo1R）合格。

8.2 螺柱：螺柱棒料调质处理粗加工后应逐件进行100%超声波检测，符合JB/T4730.3-2005中的Ⅰ级合格。螺柱精加工后应逐件进行磁粉检测，按

JB/T4730.4-2005 I级合格。螺柱、螺母表面需经磷化处理。

8.3 14Cr1MoR（IV）、12Cr2Mo1R(IV)坡口表面清除硬化层、油污后应进行磁粉检测，按JB/T4730.4-2005 I级合格。

8.4 加工后的坡口表面进行100%MT，符合JB/T4730.4-2005 I级合格。

8.5 各类焊接接头

8.5.1 内筒A、B类焊接接头以及内筒与筒体端部、下封头的对接接头进行100%射线检测，符合JB/T4730.2-2005中的Ⅱ级合格；焊缝内外进行100%MT，符合JB/T4730.4-2005 I级合格。

8.5.2 各层层板与筒体端部、球形封头连接的焊接接头应进行100%超声波检测，符合JB/T4730.3-2005中的Ⅱ级合格；焊缝外表面进行100%MT，符合JB/T4730.4-2005 I级合格。

8.5.3 最外层层板纵向、环向焊接接头进行100%超声波检测，符合JB/T4730.3-2005中的Ⅱ级合格；

8.5.4球形封头与支座托环间的焊接接头应进行100%磁粉检测，符合JB/T4730.4-2005中的Ⅰ级合格。

8.5.5 支座筒体的环向接头应进行100%UT，符合JB/T4730.3-2005中的Ⅱ级合格；支座筒体与上、下支撑圈的焊接接头应进行MT检测，符合JB/T4730.4-2005中的Ⅰ级合格。

8.5.6 无损检测同时应满足51.084-Y 《氨合成塔技术条件》中有关规定。

九、消除应力热处理

14Cr1MoR（IV）之间及与Q345R之间焊接接头热处理保温温度不低于650℃， 12Cr2Mo1R（IV）与Q345R之间焊接接头热处理保温温度不低于

680℃，具体热处理内容如下：

9.1球底接管过渡层堆焊完成并按以上要求检测合格后，在热处理炉（RT2-2310-7）内进行消除应力热处理，热处理参数按《热处理工艺卡》 9.2球形封头组件按以上要求检测合格后，在热处理炉（RT2-2310-7）内进行消除应力热处理，热处理参数按《热处理工艺卡》。

9.3 内筒制造完成后，在热处理炉（RT2-2310-7）内进行消除应力热处理，热处理参数按《热处理工艺卡》。

9.4内筒体与球形封头及端部法兰之间的焊接接头检测合格后，采用履带式加热器进行局部消除应力热处理。

十、压力试验

10.1 试压前要求

10.1.1 外观检查符合图纸和规定的要求，连接部位的紧固螺栓必须配备齐全，并用专用工具紧固妥当。

10.1.2 检查试压工具是否符合要求，试压表必须是2块经过校验合格、量程相同的压力表。

10.1.3 参加试压的人员必须经过培训，合格后方可上岗。

10.1.4 试压用水为清净水，其温度不得低于15℃。

10.2 试压场地：试压必须在规定的场地进行，试压场地四周应有可靠的安全防护设施。

10.3 试压程序

10.3.1 设备卧置放在转台上，固定其位置，检查准备工作，合格后，开始上水。水上满后，将其试压盲板封上并紧固妥当，然后观察设备的外表面是否有变化。

10.3.2 充满水后应停留一段时间，待容器壁温与水的温度接近时启动试压泵，缓慢升至设计压力16 Mpa,确认无泄漏后，继续升压到规定的试验压力20.2Mpa，保压30分钟。检查外观无泄漏，也没有异常的变化后将压力降至16Mpa，并保持足够长的时间，以对所有焊接接头和连接部位进行检查，合格后泄压。

9.3.3 水压试压完毕后，应将试压用水排尽，并用压缩空气将内部吹干。十一、油漆

11.1 表面除锈

所有项目检测合格后，设备外表面进行彻底的手工或机械除锈，除锈等级为St2级，即：钢材表面应无可见油脂和污垢，并且氧化皮、铁锈等附属物已基本清除，其残留的应是牢固附着物。除锈后，应清除浮尘及碎屑。

11.2 油漆

油漆前对所有螺柱、螺母及外露的螺纹法兰采取保护措施，涂铁红醇酸底漆一道，灰调和醇酸面漆两道，油漆表面应均匀无流挂现象。

十二、组装支座

支座筒体与设备之间的缝隙应采用硅酸铝纤维塞实。

十三、包装

所有外露螺纹法兰采用与法兰外径相等的木质盲板封闭，层板最外层的泄放孔用塑料塞堵堵死。

十四、竣工资料和产品质量证明文件

产品竣工资料包括：材料质量证明书、竣工图、产品质量证明书、产品铭牌、监督检查证书。

氨合成塔 (2)

氨合成塔 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。 目录 ?1基本资料 ?2技术原理 ?内部换热 ?间断换热式 氨合成塔- 基本资料 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、高温下氢气对钢材的腐蚀，氨合成塔由耐高压的封头、外筒和装在筒体内耐高温的内件组成。内件外有保温层，操作时进塔的冷气体流过内、外筒间的环隙，从而避免外筒温度过高。这样，外筒只承受高压，可用低合金高强度钢制作。内件虽然是在高温下操作，但是只承受氨合成塔进出口的压力差，可用耐热镍铬合金钢制作。内件包括催化剂筐和换热器两个主要部分，筐内装铁催化剂，氨合成反应在此进行。从催化剂筐出来的热气体温度通常在460℃

以上，进氨合成塔的冷气体温度根据流程的不同，有的为20～30℃,有的可达140℃以上。为了使进氨合成塔的气体能加热到反应温度，同时又能冷却反应后气体，在塔内还设有换热器。换热器有列管式、螺旋板式和波纹板式，其中以列管式采用最多。氨合成催化剂在开车之前必须还原（见氨合成）,还原需要提供一定的热量,为此中小型氨合成塔内部装有电加热器，大型氨合成塔则采用塔外设置开工加热炉的办法来解决。在给定的铁催化剂和压力下，氨合成温度不同，反应速度也不同。对于一定的氨含量，氨合成反应速度最大时的温度称为最佳温度，此最佳温度随着氨含量增大而降低。由于氨合成为放热反应，催化剂床层的温度将随着反应进行而不断升高。为使氨合成反应能在接近最佳温度下进行，需要采取措施移走多余的热量。工业上按传热方式区分催化剂筐的类型。[1] 氨合成塔- 技术原理 内部换热 式又称连续换热式。特点是在催化剂床层中设置 冷却管，通过冷却管进行床层内冷热气流的间接 换热，以达到调节床层温度的目的。冷却管形式 有单管、双套管和三套管之分，根据催化剂床层 和冷却管内气体流动方向的异同，又有逆流式和 并流式冷却管之分。以并流双套管式氨合成塔为 例（图1），气体从塔顶部进入,在环隙中沿塔壁

布朗氨合成流程及合成氨培训教材

布朗氨合成流程及合成氨培训教材由于布朗工艺{4}的特殊流程，合成气最终要经过深冷精制以除去其中所含多余的氮气，因而气体质量与其他冷法精制流程的氮洗大体相当，即不含微量水分及二氧化碳。这种高质量的合成补充气，系所有深冷净化法的一大优点。它对氨合成系统十分有利，可有效地提高合成系统的能力，降低消耗。 图（4-19-9）为布朗三台合成塔，三台废热锅炉的氨合成工艺流程。补充气经过压缩冷却后 在循环段中与循环气相混合，然后经过预热去合成塔（1），（2），（3）。每台合成塔出口都设有废热锅炉，副产12.5MPa

高压蒸汽。合成塔的出口气，经过废热锅炉和预热器回收热量后，再经水冷器，冷交换器，二级氨冷器，降温至4.4℃并分离掉冷凝液氨，然后进冷交换器回收冷量，并升温至32℃，进入透平压缩机循环段与补充合成气混合去氨合成塔，从而构成氨合成的循环回路。 此氨合成流程的合成压力为15MPa。第三氨合成塔出口气中含氨可达21%，入塔气中含氨4%左右。 四、卡萨里法合成氨流程 卡萨立高压法也是高压法的一种，意大利人卡萨里所创。氢氮混合气被压缩到50~90MPa后进入循环系统，催化剂在500℃操作，采用的空间速度为12000，出塔气中氨含量15%，虽然用循环法生产，但不用循环压缩机而用气体喷射泵，只需将补充进入系统的3：1的氢氮混合气压力提高一点，就可作为动力源而带动整个系统的气体进行循环。此法最大的特点在与催化剂床层的温度控制，在高温高压下催化剂活性很易衰老，为此卡萨里对循环系统氨的分离使用冷凝的方法，出合成塔的气体被冷却到一定的温度，其中反应生成的氨就被冷凝分离掉。由于这种冷凝的做法，使得气体中残留一定量的氨分压，参见图（1-2-5）3.气体在60MPa下冷凝之后还有大约2%到3%的氨保留在气相中，这就使得循环到合成塔催化剂层进口处时可以减慢氨的生成反应，因此也就避免了产生过热现象。而哈伯法是用水洗分氨。合成塔进口处氨含量接近于0。而克劳德法则更是用新鲜氢氮气一次通过，故这两种工艺对催化剂的反应确实是要剧烈的多。据报道，同样的催化剂在卡萨里法可用6到12个月。每千克的催化剂产率为0.5到0.6的氨。

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) 。 传统型两段天然气蒸汽转化工艺的主要特点是:①采用离心式压缩机,用蒸汽轮机驱动,首次实现了工艺过程与动力系统的有机结合。②副产高压蒸汽, 并将回收的氨合成反应热预热锅炉给水。③用一段转化炉烟道气预热二段空气,提高一段转化压力,将部分转化负荷转移至二段转化。④采用轴向冷激式氨合成塔和三级氨冷,逐级将气体降温至- 23 ℃,冷冻系统的液氨亦分为三级闪蒸。在传统型两段蒸汽转化制氨工艺中,Kellogg 工艺技术应用最为广泛,约有160 套装置,其能耗为3717～41. 8 GJ / t 。经过节能改造后平均能耗已经降至3517 GJ / t 左右。 我国目前有大型合成氨装置共计34 套,生产能力约1 000 万t/ a ;其下游产品除1 套装置生产硝酸磷肥之外,均为尿素。按照原料类型分:以天然气 (油田气) 为原料的17 套,以轻油为原料的6 套,以重油为原料的9 套,以煤为原料的2 套。除上海吴泾化工厂为国产化装置外,其他均系从国外引进,按照专利技术分:以天然气和轻油为原料的有Kellogg传统工艺(10 套) 、Kellogg - TEC 工艺(2 套) 、Topsoe工艺(3 套) ,及20 世纪90 年代引进的节能型AMV工艺(2 套) 、Braun 工艺(4 套) 、KBR 工艺(1 套) ;以渣油为原料的Texaco 工艺(6 套) 和Shell 工艺(3套) ;以煤为原料的Lurgi 工艺(1 套) 和Texaco 工

GC型φ1800三轴一径氨合成塔的设计及运行总结

GC型φ1800三轴一径氨合成塔的设计及运行总结 1概述 江苏灵谷化工有限公司总部原有合成氨系统两套，一套为老合成系统(φ1000合成系列)，规模为年产8万吨合成氨(于1998年10月份投产)，简称老系统；另一套为新合成系统(φ1200合成系列)，规模为年产12万吨合成氨(2002年4月投产)，简称新系统。两套系统生产能力为20万吨合成氨。老系统(φ1000合成)设备陈旧、管路复杂、系统阻力大，尤其是触媒已严重老化(设计寿命为3年，实际已使用了5年半)，严重影响了生产力，也不利于安全与节能。为进一步增加市场竞争能力，为取得经济效益的最大化和发展空间，实现我公司的战略要求，公司于2003年10月份决定在合成工段再扩建一套18万吨合成氨系统(即φ1800合成)。同时将拆除下来的φ1000合成塔、高压管道及附属设备等移至姜堰重组公司，配套了姜堰重组公司扩能技改工程。公司领导和有关技术人员经过各方调研和细致分析、论证后，确定南京国昌公司作为设计、制造“GC型φ1800三轴一径合成塔内件及系统配套设备”单位。合成塔外筒制造，选定由上海化机厂制作；所有高压管件均选定浙江工业大学设计、生产、制造，并交送现场安装；安装单位选定江苏省工业设备安装公司。 φ1800合成系统终于在2004年3月29日一次开车投运成功。投运至今已有5个多月，从运行情况及各项技经数据显示，基本达到了设计的预期效果，为本公司的健康发展奠定了基础。 2合成系统设计： 2.1设计参数及技术特性： 合成系统压力25-28Mpa 入塔气量295600Nm3／h 新鲜气量72000Nm3／h 冷却水温度34℃ 气氨总管压力0.2Mpa 氨产量25TNH3／h 合成塔阻力≤0.8Mpa 系统压差≤2.0Mpa 2.2工艺流程选择： 由透平循环机出口油分来的气体分为两股，一股约占入塔总气量30％的气体通过塔主阀送至塔上部沿合成塔环隙自上而下，约升至86℃出塔后再分为两股，一股作为冷激气直接送至塔顶作为控制径向段触媒层温度。另外还有一股与约占总气量70％的气体合并，进入加热器通过加热至180℃后的气体又分为两股，一股直接从合成塔底部入塔，通过下部换热器管层与两次出塔气换热，温度升至380℃-400℃由合成塔中心管引入触媒层。另一股作为冷激气通过f0、f1、f2调节阀分别控制塔内上面一、二、三层触媒层温度，经反应后的气体通过合成塔下部换热器壳层与两次进塔气(管程)换热后出塔，出合成塔后气体约340℃进入废热锅炉，从废热锅炉出来的气体温度约223℃进入循环换热器热气入口，换热后温度约87℃-95℃的气体进入水冷器，经冷却后的气体温度约37℃进入冷交换器管外。由水冷器、冷交中冷凝的液氨在此分离(约分离掉70％的液氨)，分离后的气体再进入氨冷器，气体中氨进一步得到冷凝，然后出来的气液温度约－3℃-－5℃进入氨分离器，冷凝后的液氨进一步得到分离，然后出来后的气体进入冷交换热器冷气入口，出冷交

合成氨车间二氧化碳吸收塔设计毕业设计

摘要 在工业合成氨的生产过程中，粗原料气经过一氧化碳变换以后，变换气中除氢气外，还有二氧化碳和甲烷等成分，其中二氧化碳含量多达15%-35%。二氧化碳不仅降低氨合成催化剂的活性，又是制造尿素、碳酸氢铵等氮肥的原料，因此要想法除去。 本设计的目的是根据所给技术特性参数，合理设计Ι段二氧化碳吸收塔，用来脱除变换气中的二氧化碳气体。根据《GB150-1998钢制压力容器》、《JBT4710-2005钢制塔式容器》等标准，通过常规设计方法步骤进行设计，包括塔体的筒体和封头壁厚计算和水压试验，接管、接管法兰、人孔法兰和塔内件的选取，裙座的计算和设计，开孔补强计算，风载荷和地震载荷的计算和校核，以及筒体和裙座的应力分析等。强度校核时，大部分情况下将受压元件的应力限制在材料的需用应力以内，用来确保设计的安全性和经济性。 关键词：二氧化碳合成塔；填料塔；合成氨

引言 塔设备又称塔器，塔设备有许多种类型，塔设备是化工、石油化工和炼油生产中最重要的设备之一。用以使气体与液体、气体与固体、液体与液体或液体与固体密切接触，并促进其相互作用，以完成化学工业中热量传递和质量传递过程。 二氧化碳吸收塔，是利用碳酸钾溶液来脱去变换气中的二氧化碳气体，要保证较高的脱碳效率和设备的安全性能，必须对吸收塔系统进行合理的设计，包括吸收塔的尺寸设计，吸收塔材料的选择以及塔部件的选取。吸收塔的主要部件有外壳、填料、填料支承、液体分布器、中间支承和再分布器、气体、液体进出口接管等。 填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，经气体分布装置后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。 当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的液流量逐渐增大，这种现象称为壁流。壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均，从而使传质效率下降。因此，当填料层较高时，需要进行分段，中间设置再分布装置。液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分，上层填料流下的液体经液体收集器收集后，送到液体再分布器，经重新分布后喷淋到下层填料上。 填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小，持液量小，操作弹性大等优点。填料塔也有一些不足之处，如填料造价高；当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面，使传质效率降低；不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料；对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。塔内件是填料塔的组成部分，它与填料及塔体共同构成一个完整的填料塔。塔内件的作用是使气液在塔内更好地接触，以便发挥填料塔的最大效率和最大生产能力，因此塔内件设计的好坏直接影响填料性能的发挥和整个填料塔的性能。另外，填料塔的“放大效应”除填料本身因素外，塔内件对它的影响也很大。填料塔的内件主要有：填料支撑装置、填料压紧

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

ⅢJD2000型-φ2200氨合成塔

概述 湖南安淳高新技术有限公司（以下简称安淳公司）从上世纪80年代起，在分析了国际国内氨合成塔内件优缺点的基础上，独创了ⅢJ型氨合成塔内件，取得了国家专利，是国内数种氨合成塔内件中唯一经原化工部鉴定的内件，鉴定结论是，该内件为国内首创，主要技术指标取得突破性进展，达到国际先进水平。安淳公司不断创新、不断进取，随后又推出了ⅢJ99型氨合成内件，包含3个新的国家专利技术。ⅢJ型、ⅢJ99型氨合成内件经由φ800、φ1000到φ1200；后又开发了ⅢJD2000型φ1400、φ1600、φ1800、φ2000氨合成内件。单塔年产氨能力由20 kt（φ600塔）发展到180 kt、200 kt。近几年开发的ⅢJD2000型-φ2200氨合成塔，在技术上又有较大的提升；单塔生产能力日均达850～910 t，受到了用户的青睐。 2 ⅢJD2000型-φ2200氨合成塔的设计思想 为实现单系统生产能力规模化和进一步降低能耗，安淳公司在ⅢJD2000型-φ1800、φ2000氨合成内件的基础上，引入新的理念，设计了ⅢJD2000型-φ2200氨合成内件，具体如下。 （1）充分发挥第一绝热层的作用。进入零米未反应气氨含量低，距离反应平衡很远，反应速度很快，尽量在开始反应的第一层多产氨，使第一层之氨净值达到8％～9％，即第一绝热层温升110～133 ℃。具体措施如下。 ①增加第一绝热层的高度，第一绝热层设计高度2.5～3.1 m。 ②降低零米温度，提高热点温度。进第一绝热层零米点的循环气，氨含量最低（约2.16％），温度低（370～380 ℃），离反应平衡点最远；如零米温度为380 ℃，将第一绝热层反应终点温度设计为490～513 ℃，则第一绝热层的氨含量增加8％～9％（氨净值），即第一绝热层完成氨合成反应的50％。 （2）第一层绝热反应后的热气体，不再采取冷激，而是用塔内换热器间接冷却后再进入第二层，这样更有利于氨合成反应温度接近最适宜温度曲线。 （3）冷管束（段间冷却器）的气体出口设在催化剂床层表面，使进塔气体100％地通过第一层催化剂，有利于降低零米温度，提高氨净值。 （4）分流气占到近50％，使通过中心管和换热器的气体由原来的65％～70％减少至50％，降低塔阻力。 （5）提高出塔温度。设计最高出塔温度为380 ℃，产生3.0～4.0 MPa过热蒸汽，使回收蒸汽的利用价值更高。 （6）大幅度提高出塔氨含量。 3 ⅢJD2000型-φ2200氨合成塔的结构特点

DN1600多层直接冷激式氨合成塔结构设计

1绪论 现今氨合成工艺在我国氮肥厂得到广泛的应用。展望国内氨合成塔内件可以说种类繁多，绝大多数的氨厂合成操作压力为31.36MP&合成塔内件为传统的冷管型内件。其中三套管、单根并流、双套管式内件占大多数。此外，另有一批冷管改进型内件：比如川J型、YD型、NC型、轴径向、副产蒸汽式等。塔内换热器大部分为列管式，还有少数为螺旋式、波纹板式。小型氨厂大部分采用? 600、? 800直径塔。日产合成氨达80t、100t、150t不等。中型氨厂大多采用? 1000、? 1200直径塔。高压筒体高度为13.5?16m日产氨200t、250t、290t不等。传统型内件氨净值大部分为9%?12%之间，改进型内件在12%?16%之间。合成塔阻力降0.6?1.2MP&配置的余热回收装作吨氨副产蒸汽为600?800kg/t NH 3, 压力为1.3?2.5MP& 下面简单介绍两种内件： 全冷激式内件全冷激式内件是一种在中小型氨厂推广使用的新型内件，它与传统内件(内冷式内件)有本质区别，将圆催化剂中的冷管取消，将一个大的催化剂反应床分割为若干个小的催化剂反应床，床层之间采取冷激换热的方式将反应热一直，以便将反应能继续进行下去。冷激式内件是多层绝热、层间换热式内件中最简单的一种。它与层间水冷式内件几乎同时应用与多种合成氨厂。它具有结构简单，运行可靠的特点。此种内件根据合成系统工作压力、催化剂活性温度、催化剂温区范围、反应热回收方式等因素以及要达到的氨净值来确定催化剂床的数量。 多层换热式内件具有三大特点： (1)多层绝热，层间换热。用未反应的气体作为冷源，一方面将反应后的热气体热量移走；另一方面自身温度提高达到第一绝热床时的零米温度。 (2)催化剂筐采用径向型 (3)宽温区催化剂 对于整台合成塔，需设计和制造外壳，所设计的外壳具有一下特点： (1)球形封头结构成熟，使用材料较省，若采用锻件，则将增加一倍以上的重 量。 (2)多层包扎筒体国内制造经验丰富。成熟可靠，材料也易于解决，设备安全

氨合成塔吊装方案样本

天脊中化高平40-60工程 氨合成塔内件吊装方案 编制: 审核: 批准: 中化二建集团40-60项目部 .11.4 目录

一、编制说明 二、编制依据 三、工程概述 四、准备工作 五、吊装方法 六、受力计算及索具配置 七、合成塔吊装梁强度校核 八、施工技术要求 九、安全技术措施 十、劳动力计划 十一、施工机具、手段用料计划十二、附图 1、编制说明

天脊中化高平40-60工程是一个年产40万吨氨醇60万吨尿素的大项目, 其中氨合成塔的内件以及多余能量收集器是由瑞士CASALE公司制造提供( 三床换热式轴径向氨合成塔内件) , 氨合成装置为双系列设计, 氨合成塔是氨合成装置的主要核心设备, 设备重量大且放至于氨合成框架内, 吊装难度大, 为安全的吊装好两台氨合成塔特编制此方案。 2、编制依据 2.1、《化工工程建设起重施工规范》HGJ201-83 2.2、天脊中化高平40-60氨合成装置区平面图 2.3、天脊中化高平40-60氨合成框架图 2.4、天脊中化高平40-60氨合成设备图 2.5、《石油化工吊装工作手册》 2.6、《起重机械与吊装》 3、工程概况 氨合成塔是氨合成工段氨合成框架内的主要设备, 其详细技术参数如下: 设备吊装拟采用绑扎双吊点滑移法。氨合成塔是氨合成工段的核心设备, 也是最重的一台设备。根据土建设计的框架结构, 将在39m的主梁处增加两根钢梁做为吊装梁。 4、吊装前应具备条件 4.1施工场地平整, 道路畅通。 4.2临时电源已接通, 并能保证连续供应。 4.3设备基础梁已按设计要求预制完毕, 并经相关单位验收合格。 4.4设备经验收合格, 并办理完相关交接出库手续。 4.5 施工方案已经有关部门批准, 技术交底已进行。 4.6 起吊用机索具已按要求配备好, 并有合格证明。如无合格证明者, 须经有关部门检验合格后方可使用。对检验中发现的问题必须得妥当解决, 并有见证资料。 4.7吊装钢梁已制作安装完毕, 并经检查确认安全可靠。

氨合成塔

氨合成塔 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内件外有保温层，操作时进塔的冷气体流过内、外筒间的环隙，从而避免外筒温度过高。这样，外筒只承受高压，可用低合金高强度钢制作。内件虽然是在高温下操作，但是只承受氨合成塔进出口的压力差，可用耐热镍铬合金钢制作。 ?1简介 ?2详细 ?3分类 ?4其他介绍 ?5工艺流程 ?6反应催化剂 1简介 氨合成塔（ammonia synthesis converter ）是在高压、高温下用来使氮气和氢气发生催化反应进行氨合成的设备。氨合成塔是合成氨厂的心脏，是种结构 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。 2详细

现在工业上氨合成是内件外有保温层，操作时进塔的冷气体流过内、外筒间的环隙，从而避免外筒温度过高。这样，外筒只承受高压，可用低合金高强度钢 制作。内件虽然是在高温下操作，但是只承受氨合成塔进出口的压力差，可用耐热镍铬合金钢制作。内件包括催化剂筐和换热器两个主要部分，筐内装铁催化剂，氨合成反应在此进行。从催化剂筐出来的热气体温度通常在460℃以上，进氨合成塔的冷气体温度根据流程的不同，有的为20～30℃,有的可达140℃以上。为了使进氨合成塔的气体能加热到反应温度，同时又能冷却反应后气体，在塔内还设有换热器。换热器有列管式、螺旋板式和波纹板式，其中以列管式采用最多。氨合成催化剂在开车之前必须还原（见氨合成）,还原需要提供一定的热量,为此中小型氨合成塔内部装有电加热器，大型氨合成塔则采用塔外设置开工加热炉的办法来解决。在给定的铁催化剂和压力下，氨合成温度不同，反应速度也不同。对于一定的氨含量，氨合成反应速度最大时的温度称为最佳温度，此最佳温度随着氨含量增大而降低。由于氨合成为放热反应，催化剂床层的温度将随着反应进行而不断升高。为使氨合成反应能在接近最佳温度下进行，需要采取措施移走多余的热量。工业上按传热方式区分催化剂筐的类型。 3分类 内部换热式：又称连续换热式。特点是在催化剂床层中设置冷却管，通过冷却管进行床层内冷热气流的间接换热，以达到调节床层温度的目的。 冷却管形式有单管、双套管和三套管之分，根据催化剂床层 和冷却管内气体流动方向的异同，又有逆流式和并流式冷却管之分。以并流双套管式氨合成塔为例，气体从塔顶部进入,在环隙中沿塔壁而下,经换热器壳程后到分气盒,分散到各双套管的内冷却管,到管顶折至外冷却管，气体被预热到铁催化剂的活性温度（通常为400℃左右），再流经设有电加热器的中心管。从上而下通过催化剂床层，氮气和氢气在此反应后，出催化剂筐，通过换热器管程降低

合成氨毕业设计doc

合成氨毕业设计 篇一：合成氨本科毕业设计 摘要 合成氨生产任务设计决定了生产合成氨的规模，设备的要求以及工艺流程的状况。本设计所采用的方法是半水煤气合成法，其主要原料是煤和氮气，利用煤来生成氢气，第一步是造气，即制备含有氢、氮的原料气；第二步是净化，不论选择什么原料，用什么方法造气，都必须对原料气进行净化处理，以除去氢、氮以外的杂质；第三步是压缩和合成，将纯净的氢、氮混合压缩到高压，在铁催化剂与高温条件下合成为氨。 目前氨合成的方法，由于采用的压力、温度和催化剂种类的不同，一般可分为低压法、中压法和高压法三种。本设计主要是对合成塔工段的设计，故所用原料直接采用氮气和氢气，其以合成塔为主要设备，在氨冷器、水冷器、气—气交换器、循环机、分离器、冷凝塔等辅助设备的作用下，以四氧化三铁为触媒，在485—500℃的高温高压条件下来制得氨气。 本设计要求要掌握合成塔的工作原理，生产的工艺路线，并能根据工艺指标进行操作计算。在工艺计算过程中，包含物料衡算，热量衡算及设备选型计算等，在合成效率方面也有进一步研究。

关键词:氮气；氢气；四氧化三铁催化剂；氨合成塔 Abstract Ammonia production design determines the size of the production of synthetic ammonia, equipment requirements, as well as the status process. The design of the method used was semi-water gas synthesis, the main raw material is coal and nitrogen, the use of coal to generate hydrogen, while the design is a synthesis of the main section of the tower design, it is the direct use of raw materials used in nitrogen and hydrogen, its synthesis tower as the main equipment, in the ammonia cooler, water coolers, gas - gas exchange, recycling machines, separators, auxiliary equipment, such as condensation of the tower under the four iron oxide catalyst, in the high-temperature conditions of 485-500 ℃ obtained from ammonia. The first step is to build gas, Preparation that contains hydrogen, nitrogen gas; second step is purification, regardless of what materials, what methods of gas must be carried out on the feed gas purification to remove hydrogen and

DN2400氨合成塔外壳制造方案要点

DN2410氨合成塔（51.084-1）制造工艺方案 山西丰喜化工设备有限公司

一、设备概述 氨合成塔是合成氨的关键设备，盛装介质为中度危害易爆的合成气。设备设计参数为：设计压力16Mpa，设计温度：上部300℃/下封头及管口B 480℃。设备由封头组件、筒体、端部法兰、顶盖等组成。设备内径为φ2410mm，其封头为半球形封头，最小厚度为109.7mm；筒体总厚度为（内筒+层板）162mm。该设备结构型式为整体多层夹紧式高压容器，主要受压元件材料为14Cr1MoR、12Cr2Mo1R、Q345R、12Cr2Mo1IV、14Cr1Mo IV、40CrNiMoA。该设备为A1级压力容器产品，制造要求高，难度大，必须有切实可行的保证措施来保证设备的制造质量，特制定本《制造工艺方案》。 二、设备设计参数 设计压力（Mpa）16 无损检测方法/比例100%射线-Ⅱ/ 100%超声波-I 100%MT-I 设计温度（℃） 上部300℃/ 下封头和管口B 480℃ 介质H2、N2、N3H、C4H、Ar 筒体内径(mm) φ2410（min）工作压力（Mpa）＜14.21 内筒厚度(mm) 24 最高工作温度（℃）下封头管口B组件370℃ 向上过渡到189℃ 层板厚度(mm) 6+11X12=138 腐蚀裕量(mm) 3 设备净重(kg) 334000 水压试验压力(Mpa) 20.2（卧式）容器类别第III类（A1）焊接接头系数（内筒/层板）内筒1.0/层板0.95 三、主体材料 零部件名称材料执行标准 球形封头12Cr2Mo1R（正火+回火）GB713-2008 内筒14Cr1MoR（正火+回火）GB713-2008 层板Q345R GB713-2008 筒体端部14Cr1Mo IV（正火+回火）NB/T47008-2010 平盖SA-336 F11 CL3（正火+回火）SA-336/SA-336M 四、制造标准及依据 4.1、GB150-2011 压力容器 4.2、HG3129-1998 整体多层夹紧式高压容器

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。第一个日产30吨的合成氨装置在德国奥堡于1912建成，并在1913年开始运转，这样合成氨工业进入了一个新的时代。我国合成氨工业是在建国后才发展起来的，经过五十年来的艰苦奋斗，大、中、小型合成氨厂星罗棋步，遍及全国。合成塔的设计也逐渐赶上了发达国家的水平。

(完整版)合成氨合成工段毕业课程设计说明书

太原理工大学课程设计任务书

前言 《化工设计》课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节，通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法；学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧；掌握各种结果的校核，能画出工艺流程、各类塔结构等图形。在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性，还要考虑生产上的安全性、经济合理性。 本设计就合成车间的工艺生产流程，着重介绍化工设计的基本原理、标准、规范、技巧和经验。本说明书主要确定优化的工艺流程、工艺条件、设备选型及其他非工艺专业等内容。在全面介绍化工设计的基础知识上，重点阐述工艺流程设计、物料和能量衡算及车间布置等内容，并结合工艺计算、工程经济，力求体现当今化工设计的水平。 合成氨生产任务设计决定了生产合成氨的规模，设备的要求以及工艺流程的状况。本设计所采用的方法是半水煤气合成法，其主要原料是煤和氮气，利用煤来生成氢气，而本设计主要是对合成氨合成工段的设计，故所用原料直接采用氮气和氢气，其以合成塔为主要设备，在氨冷器、水冷器、气—气交换器、循环机、分离器、冷凝塔等辅助设备的作用下，以四氧化三铁为触媒，在485—500℃的高温条件下来制得氨气。 本设计要求要掌握合成塔的工作原理，生产的工艺路线，并能根据工艺指标进行操作计算。在工艺计算过程中，包含物料衡算，热量衡算及设备选型计算等。生产的氨的用途和产生的三废在本设计也有所提到，在合成效率方面也有进一步研究。 摘要 合成氨生产任务设计决定了生产合成氨的规模，设备的要求以及工艺流

程的状况。本设计所采用的方法是半水煤气合成法，其主要原料是煤和氮 气，利用煤来生成氢气，而本设计主要是对合成氨合成工段的设计，故所 用原料直接采用氮气和氢气，其以合成塔为主要设备，在氨冷器、水冷器、 气—气交换器、循环机、分离器、冷凝塔等辅助设备的作用下，以四氧化 三铁为触媒，在485—500℃的高温条件下来制得氨气。本设计要求要掌握 合成塔的工作原理，生产的工艺路线，并能根据工艺指标进行操作计算。 在工艺计算过程中，包含物料衡算，热量衡算及设备选型计算等。生产的 氨的用途和产生的三废在本设计也有所提到，在合成效率方面也有进一步 研究。 [关键词]：半水煤气合成法合成塔催化剂 目录 符号说明 (6) 第一章总论 (7) 1.1 概述 (7) 1.2 氨的性质 (7) 1.2.1 氨的物理性质 (7) 1.2.2 氨的化学性质 (8) 1.3 原料气来源 (8) 1.4 文献综述 (9) 1.4.1 合成氨工业的发展 (9) 1.4.2 合成氨工业的现状 (9) 1.4.3 合成氨工业的发展趋势 (10) 1.5 设计任务的项目来源 (10) 第二章流程方案的确定 (11)

氨合成塔维护检修规程

氨合成塔维护检修规程 1 氨合成塔的维护 1.1日常维护 1.1.1日常维护内容 a．严格按照操作规程进行升降压、升降温、升降电流，严禁超温、超压运行； b．调节塔的负荷、热点温度及压力时，操作不宜过猛，开关阀门应缓慢； c．严格控制各项工艺指标，循环气体成分、氢氮比、惰性气体含量、进口氨含量应控制在工艺指标规定范围内，有毒气体含量不得超过规定指标，严防触媒中毒； d．启用电加热器前，应检查电加热器和调功器的绝缘，防止电炉丝短路或绝缘太低而烧坏电炉丝； e．操作、停车或充氮期间均应检查合成塔壁温并做记录，如有疑问时应箸查，严禁塔壁超温； f．防止液氨带入合成塔而造成塔温急剧下降，导致内筒脱焊甚至严重损坏； g．定期对主螺栓和其它螺栓涂防腐油脂，并检查合成合成塔及管道保温有无损坏； h．及时消除跑、冒、滴、漏和不正常因素，暂时不能消除的又不影响安全生产的问题应挂牌示意，待停车处理； i．检查各仪表的灵敏和准确性； j．保持设备及周围环境整洁，做好文明生产； k．发现紧固件松动或爬梯、平台、护栏等设施破损及时加固、完善。 1.1.2 日常巡回检查内容 a．按操作规程定时检查设备压力、温度等运行参数，并做好记录； b．每班检查一次合成塔及阀门、管道、管架等，消除跑、冒、滴、漏和振动等不正常现象，运行状态中不能处理且不影响生产和安全的问题应挂牌提示，待停车检修时处理； c．检查筒塔多层包扎是否完好各部螺栓紧固情况，发现松动及时处理；； d．检查设备各进出口管道有无震动、摩擦；平台、扶梯、栏杆是否牢固；及时清除不安全因素； e．检查保温、基础等完好情况。 1.2 定期检验内容 1.2.1外部检验，每年一次，按检测周期由压力容器检测部门完成。 1.2.2内外部检查，按检验报告的检验期及时安排计划由压力容器检测部门完成。 1.2.3耐压试验，每两次内外部检验期内进行一次，由压力容器检测部门完成。 1.2.4按仪器、仪表检验周期要求，检查、校验自动液位装置、压力、温度测量仪表。 1.2.5非定期检验。属下列情况之一时应进行检验： a．氨合成塔在运行中发现有严重缺陷的； b．改变或修理氨合成塔的主要受压元件或主要结构的； c．停止使用一年重新使用时；

1800整体锻焊式氨合成塔设计

摘要 氨是重要的无机化工产品。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，及其内件和筒体的选型、选材、结构设计，提出了氨合成塔的制造、安装、维护方法。根据操作工艺的要求，选用并流三套管式触媒筐，螺旋板式换热器，并对其焊接应力作了专题论证。 关键词：氨；氨合成塔；工艺设计；结构设计

ABSTRACT Ammonia is one of important inorganic chemical industry product, 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. On the basis of the theories stated above, the design brings forward the methods for producing, setting and maintaining the ammonia converter. According to requirement of the operation methodology, this design adopts co-current flow tri-pipe catalyst basket, fixed spiral plate heat exchanger ,and written a seminar to whose welding strain. Keywords:ammonia;ammonia converter; technical design; structural design

基于PLC和OPC在氨合成塔温度控制系统设计毕业论文

基于PLC和OPC在氨合成塔温度控制系统设计毕业论文 目录 摘要 (3) 第1章引言 (5) 1.1 工业过程控制概述 (5) 1.2 氨合成塔温度控制概述 (6) 1.3 课题来源及主要任务 (8) 第2章各种控制策略的介绍 (9) 2.1 反馈控制 (9) 2.2 前馈控制 (14) 2.3 串级控制系统 (18) 第3章合成氨工艺的介绍 (20) 3.1 氨合成生产的流程 (20) 3.2 氨合成塔 (22) 3.3 氨合成工艺条件选择 (26) 3.4 催化剂的还原、钝化和再升温 (30) 3.5 催化剂的卸出 (32) 3.6 系统概述 (33) 第4章控制策略的选择 (35) 4.1 氨合成塔控制系统分析 (35) 4.1.1 控制方案的选取 (35) 4.1.2 被控对象的数学模型 (36) 第5章 PLC的设计和仿真 (38) 5.1 控制系统 (38) 5.2 设计PLC程序 (38) 5.2.1 简要介绍运行程序 (38) 5.2.2 程序的编写 (39) 第6章 WinCC的仿真 (52) 6.1 创建新项目 (52) 6.2 组态变量 (53) 6.3 创建过程画面 (55) 6.4 组态画面对象 (56) 6.5运行组态项目 (62) 第7章结论与展望 (63) 7.1 全文总结 (63) 7.2 展望 (63) 参考文献 (65) 致谢 (66)

外文文献翻译 (67) 基于PLC和OPC在氨合成塔温度控制系统设计 摘要 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”。 我国合成氨装置以中小规模居多,年产30万吨以上的大型合成氨装置很少；合成氨系统自动化程度低,尤其是关键的氨合成塔温度控制绝大多数是人工操作,工人劳动强度大且温度控制效果不好.因此氨合成系统先进控制技术的研究与应用已成为合成氨工业的迫切要求,对我国合成氨生产企业在现有条件下挖潜增效,提高经济效益和竞争力具有重要意义。 本文分析了氨合成工艺和氨合成塔床层温度控制的特点, 通过对不同位置的温度响应分析比较、对控制点位置的选择提供了基础。为了满足在线控制的需