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合成氨-氨合成塔-演讲PPT

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高中化学必修1精品ppt课件合成氨

高中化学必修1精品ppt课件合成氨
从合成氨反应的原理，分析哈伯与能 斯特实验结果差异的原因
1909年哈伯又提出了“循环”的新概念： 让没有发生化学反应的氮气和氢气重 当年7月2日，哈伯在实验室制成了一 座小型的合成氨装置模型，这种装置魔术 新返回到反应器中，把已经反应的NH3通 般的以每小时 0.08kg的速率合成着氨。博 过冷凝分离出来，这样周而复始，以提高 施亲眼看到了液氨滴落的情况。 合成氨的获得率，使流程实用化。 及时分离出氨，对化学平衡体系会产生 怎样的影响？
哈伯 Fritz Haber
工业化进程中的材料问题：
能经受住高温高压的反应容器 双层反应塔
博施在20年后获得诺贝尔化学奖是说：“合成氨 的整个发展，很大程度上是依靠这个简单的解决办 法。”
催化剂 —— 铁触媒
氧化铁与少量氧化铝的混合物
1931年获诺贝尔化学奖
博施 பைடு நூலகம்arl bosch
合成氨的条件选择：
年代
粮食单产 （kg）
每亩施用化 肥用量(kg)
1950年 1970年 1976年
190 340 365
50 135 155
1923年，在100~200大气压下，合成甲醇 1926年，在100大气压下，合成人造石油 1937年，在1400大气压下，高压聚乙烯
合成氨的工艺流程：
①分离液化空气 O2 N2 ② C + O2 == CO2 提供热量 CO2 CO + H2 CO2 + H2 H2
1902年化学家弗兰克和卡勒把碳化钙 用电炉加热到1000℃以上，使它与空气 中的氮气反应而制成石灰氮。
3 CaC2 + N2 + 3O2 == Ca3N2 + 6CO
置换反应的基本规律

工业合成氨简易流程ppt课件

工业合成氨简易流程ppt课件

K p 1 py1 H .y 5 2N y 3N 0 H .5 2(1 yy i Ny 3N H 3) H 2(r p r 1 1 .)5 2
(1yy i Ny3H N3H )2Kpp(rr 1.1 5)2
影响平衡氨含量的要素
a．压力和温度的影响
当r＝3时， yi =0时，不同温度、 压力下的平衡氨含量值如下表：
快，外分散影响可忽略，但内分散阻力不能忽视，内分散速率影响氨 合成反响的速率。改动催化剂粒度，调理对反响速率的影响。
第二节 氨合成催化剂
氨合成反响必需用催化剂，没有催化剂，即使 在很高压力下反响速度也很小，生成的氨浓度很低。 可以作氨合成催化剂的物质很多，如锇〔Os〕、 铁(Fe)、锰(Mn)、钨(W)和铀(U)等。但由于以铁为 主体的催化剂具有原料来源广、价钱低廉、在低温 下有较好的活性、抗毒才干强、运用寿命长等优点， 广泛采用。
氧及含氧的化合物 CO、CO2、H2O
毒物
永久毒物
硫及其化合物 氯及其化合物 磷及其化合物
催化剂的改良： ①降低活性温度 ②改动外形降低 催化剂床层阻 力，节省功耗。
砷及其化合物
第三节 氨合成的工艺条件
❖ 前面讨论过氨合成的热力学、动力学及催化剂，实践消费 过程中，反响不能够到达平衡，合成工艺参数的选择除了 思索平衡氨含量外，还要综合思索反响速率、催化剂运用 特性以及系统的消费才干、原料和能量耗费等，以期到达 良好的技术经济目的。需求选择氨合成的工艺参数。
确定复原条件的原那么：
使四氧化三铁充分复原为α-Fe， 使复原生成的铁结晶不因重结晶而长大，以保证有最大的 比外表积和更多的活性中心。
3、影响复原质量的要素
装入氨合成塔的催化剂在运用前需求进展H2复原，使四氧化 三铁变为α-Fe 微晶才有活性。复原条件应使铁充分被复原，复原 后比外表积最大。 ◆复原温度，复原为吸热反响，提高温度利于平衡右移，复原速 度快，但生成的α-Fe 微晶颗粒较大，比外表积降低；复原温度过 低，复原速度慢，复原时间长，复原不彻底。复原温度略低于合 成氨操作温度。 ◆ 复原压力，提高复原压力，相当于提高H2分压，反响速度快， 同时可使氨合成反响进展，放出部分热量弥补电加热器。但也提 高了H2O的分压，添加了催化剂反复氧化复原程度，普通选1020MPa；

合成氨PPT演示文稿

合成氨PPT演示文稿

净 化
合 成
分 离
液氨
合成氨的实地照片
(五)合成氨工业的发展

阅读书本Ｐ１４～Ｐ１５页后总结．
小结：
工业合成氨:
(1)原理: (2)条件: (3)生产过程: (4)三废处理:

练习：


１．合成氨所需的 可由煤和水蒸气反应而制得， 其中一步的反应为： （正反应放热），下列措施中，能提高CO转化率 的是（ Ｃ ） A．增大压强 B．降低温度 C．增大水蒸气浓度 D．加催化剂
催化剂
CH4+2H2O===4H2+CO2
催化剂
(四)工业合成氨的四个生产过程:
想一想:制取原料气的过程中常混有 CO,CO2 和H2S 的气体杂质有__________
四个生产过程:
造气, 净化，合成，分离
(五)工业合成氨的工业流程:
(五)工业合成氨的工业流程:
1、用图式表示合成氨的流程：
原料气 的制取

N2(g) + 3H2(g)
高温高压
催化剂
2NH3 (g) (放热)
(三)工业合成氨的原料选择
思考: 工业合成氨时N2取自于什么物质?H2又来 源于哪里?
N2主要来源于空气 ____ (从空气中分离出N2有哪些方法?) 氢气主要来源于水和碳氢化合物 ____ C+H2O===CO+H2
CH4+H2O===3H2+CO
２．合成氨工业有下列流程：①原料气制备；②氨 的合成；③原料气净化和压缩；④氨的分离。其 先后顺序为（ Ｂ） A．①②③④ B．①③②④ C．④③②① D．②③④①
1.在新疆与青海交界处有一山谷，人称魔鬼谷。每当 人畜进入后，经常电闪雷鸣，狂风暴雨，把人畜击毙。 然而谷内却是牧草茂盛，四季常青。请解释原因。 N2 + O2 ====

第三章 无机化工单元 合成氨 合成工段[PPT课件]

第三章 无机化工单元 合成氨 合成工段[PPT课件]
பைடு நூலகம்
4、氨合成流程和设备
大型氨厂的流程主要有： ★美国凯洛格 ★丹麦托普索 ★日本NEC ★英国ICI 虽然各公司的合成工艺有差异，但氨合成 反应的特性使各工艺具有许多相同之处：
氨合成是一个循环过程：由于受平衡制约， 氨的合成率不高，大量未反应的N2、H2气 体需循环利用。 基本步骤：氨的合成、氨的分离．新鲜氢 氮气的补入，未反应气体的压缩与循环， 反应热的回收与惰性气体排放。 氨合成工艺流程的设计关键：在于合理组 合上述几个步骤，其中主要是合理确定循 环机、新鲜气补入及惰性气体放空的位置 以及氨分离的冷凝级数和热能的回收方式。
径向多段冷激式合成塔（托普索）
反应气出口
冷副线气体入口
径向多段冷激式合成塔
内部间接连续换热式合成塔
反应气
反应气
合成气入口
并流双套管
近期国内开发的合成氨有关技术
计算机应用技术。 造气生产集散控制系统； 造气炉炉况监测与优化系统； 造气专用集散系统； 合成、变换工段优化控制系统。 低温变换工艺技术。 全低变工艺技术(一氧化碳低温变换技术)； 一氧化碳低硫低温变换工艺技术；
3、反应机理和动力学 合成氨反应是气固相催化反应，经历内外 扩散、吸附解吸、反应等过程。其反应机 理如下： N2+σ-Fe=[σ-Fe]N2 [σ-Fe]N2=2 [σ-Fe]N 2[σ-Fe]N+H2=2[σ-Fe]NH 2[σ-Fe]NH+H2=2[σ-Fe]NH2 2[σ-Fe]NH2+H2=2[σ-Fe]NH3 [σ-Fe]NH3=[σ-Fe]+NH3
●驰放气 由于惰性气体的不断累积，当到一定量时会影 响合成反应，降低合成率和氨的平衡含量。因此， 需定期或连续放空一些循环气。

《合成氨的概述》课件

《合成氨的概述》课件

合成氨的发现
总结词
合成氨的发现可以追溯到19世纪末期，当时科学家们开始探索氮和氢合成氨的可能性。
详细描述
1898年，德国化学家弗里茨·哈伯（Fritz Haber）和助手卡尔·博施（Carl Bosch）成功地开发出了一 种能够实现大规模合成氨的方法，这种方法被称为哈伯-博施法。这一发现为工业生产和农业提供了大 量的氨，对全球经济发展和人类生存具有重要意义。
原料气的净化
总结词
原料气的净化是合成氨生产工艺的重要环节，主要是通过化学和物理方法去除 原料气中的杂质，如二氧化碳、硫化氢和氧气等。
详细描述
原料气的净化通常包括脱硫、脱碳和脱氧等过程。脱硫主要是用碱性溶液或固 体吸收剂去除硫化氢；脱碳主要是用溶液吸收或固体吸附剂去除二氧化碳；脱 氧主要是通过催化剂或氧化反应将氧气转化为水。
环保与安全问题
总结词
合成氨工艺中存在一些环保与安全问题，需要采取相应的措施加以解决。
详细描述
合成氨工艺中会产生大量的废气和废水，如果处理不当会对环境造成污染。因此，需要 采取一系列环保措施，如废气处理、废水处理和废弃物回收等。此外，由于合成氨工艺 需要在高温高压下进行，也存在一定的安全风险。因此，需要采取相应的安全措施，如
《合成氨的概述》 ppt课件
目 录
• 合成氨的简介 • 合成氨的生产工艺 • 合成氨的工艺特点 • 合成氨的未来发展 • 总结
01
合成氨的简介
合成氨的定义
总结词
合成氨是指将氮和氢在高温高压和催化剂的作用下合成为氨的过程。
详细描述
合成氨是一种化学反应，通常在高温高压和催化剂存在的条件下进行，将氮气和氢气合成为氨气。这个反应是工 业上大规模生产氨的重要方法，也是化学工业中的重要反应之一。

全版合成氨工艺.ppt

全版合成氨工艺.ppt

好。合理的氨含量应由增产与能耗之间的经济效益来
定。在30 MPa左右，进口氨含量控制在 3.2%～3.8%；
15 MPa时为 2.8%～3%。
.精品课件.
25
（2）合成塔
合成塔必须保证原料气在最佳条件下进行反应。 氨合成是在高温、高压下进行，氢、氮对碳钢有明
显的腐蚀作用。将塔设计成外筒和内件两部分。外筒
.精品课件.
8
下表为纯3H2－N2混合气生成φNH3为17.6％系统反应的 热效应。
（2）化学平衡及平衡常数 应用化学平衡移动原理可知，低温、高压操作有利于
氨的生成。但是温度和压力对合成氨的平衡产生影响
的程度，需通过反应的化学平衡研究确定。其平衡常
数为：
.精品课件.
9
Kp
pNH3 pN0.25 p1H.52
6
.精品课件.
7
2．氨合成理论基础 从化学工艺的角度看其核心是反应过程工艺条件的 确定，而确定反应的最佳工艺条件，需先从事反应热 力学和动力学的研究。
（1）氨合成反应的热效应 氢气和氮气合成氨是放热，体积缩小的可逆反应，
反应式如下：
0.5N2＋1.5H2==NH3 ΔHӨ298=－46.22 kJ·mol-1 其反应热不仅与温度有关，还与压力和组成有关。
⑤惰性气体含量 惰性气体在新鲜原料气中一般很低， 只是在循环过程中逐渐积累增多，使平衡氨含量下降、 反应速度降低。生产中采取放掉一部分循环气的办法。 以增产为主要目标，惰气含量，约为 10%—14%， 若以降低原料成本为主，约为 16%～20%。
⑥进口氨的含量 进合成氨塔气体中的氨由循环气带入，
其数量决定于氨分离的条件。温度越低，分离效果越
实验结果证明,N2活性吸附是最慢的一步，即为表面 反应过程的控制步骤。

合成氨工业PPT课件

合成氨工业PPT课件
放热反应使温度达到12000C
首先是一段转化气与空气混合进行燃烧，温度可达 12000C，然后在充填镍催化剂的转化器下部，继续进 行甲烷的转化。
在转化炉内原料气在管内继续被管外燃烧气加热，进行 转化反应。转化炉所需高温由燃料用天然气燃烧放热 所产生。
天然气蒸汽转化流程
配以少量水蒸汽
一段转化炉
氧 化 锌 脱 硫 槽
氮的主要来源。
间歇式制半水煤气各阶段气体流向示意图
5
3
4
吹
风 气
6
水
蒸
气
煤气
2
1
7
空气
阶段
阀门开闭情况
1 2 3 4 567
吹风
○ × × ○ ○ ××
一次上吹 × ○ × ○ × ○ ×
下吹
× × ○ × ×○○
二次上吹 × ○ × ○ × ○ ×
空气吹净 ○ × × ○ × ○ ×
二、烃类蒸汽转化法 反应原理： 天然气中约有90%左右的甲烷，在较高的温度及催化剂
3、合成氨
将净化后的氢、氮混合气压缩至高压，在铁催化 剂与高温条件下合成氨。
第二节 合成氨原料气的制取
1、固体燃料气化法
固体燃料的气化：工业上用气化剂对煤或焦 炭进行热加工，将碳转化为可燃气体的过程。
固体燃料气化的目的：制备合成氨原料气。
要求：（CO＋H2）／N2应为3.1-3.2
3H2+N2=2NH3
20~32MPa 2） 温度： 一般控制在350-5500C 3) 采用廉价的铁催化剂
4) 冷冻法液化氨，使之与反应混合物及时分离。不断 补充新鲜原料气
补 充
中型氨厂合成工序流程
新
鲜
气

合成氨工业PPT课件(上课用)

合成氨工业PPT课件(上课用)

CH4
+
H2O
催化剂 高温
CO
+
3H2
2.合成氨工业简述：
原料： 空气、水、燃料
压缩 降温
液态空气 蒸发
N2（先逸出）
空气
炭
CO2＋N2 除去CO2 N2
CH4(g) H2O(g)
CO＋H2
H2O(g) 催化剂
CO2＋H2 除去CO2 H2
高温
CH4＋H2O(g) → CO＋H2
CO＋H2O(g) 催→化剂CO2＋H2
102.人生过程的景观一直在变化， 向前跨 进，就 看到与 初始不 同的景 观，再 上前去 ，又是 另一番 新的气 候―― 。[叔本 华]
103.为何我们如此汲汲于名利，如 果一个 人和他 的同伴 保持不 一样的 速度， 或许他 耳中听 到的是 不同的 旋律， 让他随 他所听 到的旋 律走， 无论快 慢或远 近。― ―[梭罗]
9、成功的道路上，肯定会有失败;对 于失败 ，我们 要正确 地看待 和对待 ，不怕 失败者 ，则必 成功;怕 失败者 ，则一 无是处 ，会更 失败。 10、一句简单的问候，是不简单的牵 挂;一声 平常的 祝福， 是不平 常的感 动;条消 息送去 的是无 声的支 持与鼓 励，愿 你永远 坚强应 对未来 ，胜利 属于你!
7、人往往有时候为了争夺名利，有时 驱车去 争，有 时驱马 去夺， 想方设 法，不 遗余力 。压力 挑战， 这一切 消极的 东西都 是我进 取成功 的催化 剂。 8、真想干总会有办法，不想干总会有 理由;面对困 难，智 者想尽 千方百 计，愚 者说尽 千言万 语;老实 人不一 定可靠 ，但可 靠的必 定是老 实人;时 间，抓 起来是 黄金， 抓不起 来是流 水。
113.人生的目的有二：先是获得你 想要的 ；然后 是享受 你所获 得的。 只有最 明智的 人类做 到第二 点总与 幽默的 人相伴 ，健康 总与阔 达的人 相伴。 20、对所学知识内容的兴趣可能成 为学习 动机。 ——赞 科夫 21、游手好闲地学习，并不比学习游手 好闲好 。—— 约翰·贝 勒斯

合成氨生产工艺讲义ppt课件

合成氨生产工艺讲义ppt课件

接下去的中温变换和低温变换（简称中变 和低变），各自在不同的温度下使气体中的 CO与水蒸气反应，生成等量的CO2和H2,从 而提供了更多的作为合成氨原料的氢气。这 个反应叫做变换反应。
以上转化工序和变换工序构成了合成氨装 置的造气系统，制出了合成氨所用的粗原料 气，主要成分是H2和CO2
粗原料气进入脱碳工序，在这里用一种 MDEA溶液把气体中的CO2吸收掉，随后又使溶 液加热并减压，把CO2释放出作为副产品。溶液 循环使用。 来自脱碳的工艺气，首先按氢氮比约为3：1 配入来自空分的氮气，然后进入甲烷化工序，把 工艺气中残余的少量CO2和CO经甲烷化反应变 成水蒸气和CH4。水蒸气经过冷凝排出，而CH4 对后续工序是无害的惰性气体。 脱碳和甲烷化合称净化，即把粗原料气净化 为合成氨所需要的纯净的氢氮混合气。
156
300
500
500
1500

五、本装置生产规模（设计值）
合成氨产能 年操作时间 年操作时数 12万吨/年 333天 8000小时 （小时产量15吨）

（日产量360.36吨）


第二节

本装置合成氨工艺全流程、装置特点和催化 剂知识简介 一、本装置合成氨工艺全流程方块示意图如 下：

说明： 来自焦化装置的焦炉气送入合成氨装置界区后， 首先经过电捕焦油器和脱硫工序，脱除焦炉气中 的焦油、尘及硫化物后，送至转化工序。在这过 程中，焦炉气用焦炉气压缩机压缩3.75Mp（G）。 压力3.75Mpa（G）焦炉气送入转化工序，先进 入饱和塔被工艺水饱和增湿，然后经加热炉，再 进入转化炉，在此引入来自空分的氧气。氧气在 炉内燃烧掉一部分CH4，放出热量供转化反应。 出转化炉的焦炉气中残余的CH4已经很少了。

合成氨生产课件讲解73页PPT

合成氨生产课件讲解73页PPT

合成氨生产课件讲解
11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利

合成氨氨合成塔演讲PPT演示教学

合成氨氨合成塔演讲PPT演示教学

举例：径向激冷
右图为不带底部的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：
A.气体呈径向流动，流速远较轴向 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。
•塔的压力
（空速提高往往受到压力降制约）
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。
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。
上图为“凯洛格四床层轴向合成塔”改为 “三床层轴-径向合成塔”的数据 布朗工艺合成氨装置采用的合成塔形式都是 绝热型的，结构相同，仅尺寸不同。
优点：塔径小，制造方便，内部结构简单， 不易损坏.
轴-径向氨合成塔内件
布朗绝热式合成塔
卧式合成塔： 这种塔为径向流动而横卧设置，具有径向合成塔 的优点，床层压力降小，可采用小颗粒催化剂。 该塔分为冷激型和中间换热式的卧式合成塔两种。 下图为中间换热式的，由耐压壳体、封头和内件 三大部件构成。
如图，换热器的气体是先经冷管， 后入中心管。
轴向冷激式氨合成塔 （凯洛格型）
冷激式氨合成塔
类别
轴向激冷（如下图） 径向激冷（如下图）
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。
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上图为“凯洛格四床层轴向合成塔”改 为“三床层轴-径向合成塔”的数据 布朗工艺合成氨装置采用的合成塔形式 都是绝热型的，结构相同，仅尺寸不同。 优点：塔径小，制造方便，内部结构简 单，不易损坏.
布朗绝热式合成塔
轴-径向氨合成塔内件
卧式合成塔： 这种塔为径向流动而横卧设置，具有径向合 成塔的优点，床层压力降小，可采用小颗粒催化 剂。 该塔分为冷激型和中间换热式的卧式合成塔 两种。 下图为中间换热式的，由耐压壳体、封头和 内件三大部件构成。
举例：径向激冷
右图为不带底部的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： A.气体呈径向流动，流速远较轴向 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。
二、合成塔内件的催化剂床层根据“换 热形式”不同分类： 连续换热式 多段间接换热式 多段激冷式 三、氨合成塔内件结构繁多，目前主要 有两种塔型： 冷管式（连续换热式） 冷激式（多段冷激式）
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
工艺设计中主要考虑的问题： • 绝热层高度
Theme 氨合成塔
——合成氨生产的主要设备之一
正版联系方式： QQ：923788361
——李飞龙 合肥学院
目录
1 2 3
结构特点及基本要求 冷管式氨合成塔 冷激式氨合成塔
结构特点及基本要求
一、氢、氮对碳钢有明显的腐蚀作用。 其原因： （1）氢脆 （2）氢腐蚀 （3）高温、高压下，氮与钢中的铁及其他 元素生成硬而脆的氮化物，导致金属性能的 降低。
THANK YOU FOR YOUR ATTENTION!
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。 轴向冷激式氨合成塔 （凯洛格型）
冷激式氨合成塔
轴向激冷（如下图）
类别
径向激冷（如下图）
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。
（根据空速、气体入床层温度、氨含量 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）
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。