氨合成塔装配图

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31.36MPa。

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ⅢJ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φ600、φ800直径塔。

日产合成氨达80t、100t、150t不等。

中型氨厂大多采用φ1000、φ1200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0.6～1.2MPa。

配置的余热回收装作吨氨副产蒸汽为600～800kg/t NH3压力为1.3～2.5MPa。

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。

&C Technology工凯洛格卧式氨合成塔内件安装方法朱文俊中化二建集团有限公司山西太原030021摘要首先对凯洛格氨合成塔的装方法进行了分析。

在工中，进格氨合成塔内件与工装筒连接螺栓的功能、自制加长套筒扳手、改变催化剂装填的传统作业程序、自主设置电牵引机构等，大地降低了工程成本，缩短了工工期，确保了催化剂的活性，保证了施工量，为今后同类型设备装工积累了宝贵的经验。

关键词合成塔内件导入紧固型螺栓套筒型扳手催化剂中图分类号TE682文献标识码B文章编号1672-9323(201/05-0038-04#引言作为重要的无机化工产品，合成氨工业在国民经济中占有重要的地位，其用途十分广泛,对我国化学工业的发展特别是农业生产发挥了重要的作用。

近年来，随着科学技术的进步，农业生产水平进一步提高，合成氨工业不断发展,生产规模不断扩大。

氨合成塔作为合成氨装置中最核心的设备，随着生产的大型化，其直径和重量也随之不断增加。

为克服传统立式合成塔的缺点，目前规模超过30万t/a的合成氨装置多采用卧式氨合成塔，其中美国凯洛格-布朗路特公司(KBR)研发的凯洛格卧式氨合成塔就是其典型代表之一，在国内外应用极为广泛。

本文以内蒙古博大实地5080化肥中格氨合成塔装为，技术研发，成功改进了原KBR公司的专有施工技术方案,在用中了工量，了工，了良好的经济效果，赢得了业主的好评，在大型卧式合成塔工中有广泛的用R 2凯洛格卧式氨合成塔简介内蒙古博大实地5080化肥项目采用凯洛格-布朗路特合合成氨技术，其核心设备格氨合成塔为卧式布置,规格为,3000-29960,其中壳体重3101,外形长32m；内件32750x26750,重1631；触媒重143t工装40用装工R其中氨合成塔件安装程序繁多,工序复杂，精度要求高，催化剂装填时间短，给现场施工带来了一定的难度。

3内件安装工艺流程及施工技术要点3.1内件施工工艺流程格氨合成塔设备重量大，装，精度要求高。

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2005.11.4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》HGJ201-832.2、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。

4.8所有吊装机具、地锚及绳索具经复检确认，并且使用50吨履带吊把机具摆放到吊装位置，氨合成塔水平运输至指定吊装位置，试吊安全可靠。

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。

合成氨主要设备构造及设备一览表第一节主要设备构造1 1＃氨合成塔（1）构造合成塔由高压外筒和内件两部分组成：主要有触媒筐、菱形分布器、层间换热器、下部换热器、电加热器组成。

（2）塔内流程主线气体由一进合成塔后，沿内外筒环隙下行，从塔下部一出出来，经气气换热器换热，由塔下部二次入口入塔，经过下部换热器管间换热后，在集气盒内与从塔底部来的冷副气体混合，然后由中心管上行至上层触媒顶部后进入触媒层，一冷激气通过冷激管到达埋在上层触媒内的菱形分布器与上层触媒来的主线气体混合通过触媒层。

另一冷激气通过冷激管，从层间换热器底部进入换热器管间，换热后沿中心管外套筒上行至上层触媒顶部，与主线气体混合通过触媒层，然后进入层间换热器管内，气体出换热器后大部分径向流动通过下层触媒，少部分作轴向通过。

气体出下部触媒后进入下部换热器管内，换热后从二次出口出塔。

2 2＃氨合成塔（1） 构造：合成塔由高压外筒和内件两部分组成：主要有触媒筐、下部换热器、电加热器组成.（2）塔内流程气体从一次入口进入，沿内外筒之间的环隙向下流动，进入下部换热器管间。

然后再进入上部换热器管间。

从上部换热器管间出来的气体进入分气盒，冷副来的气体不经换热直接进入分气盒，气体被分配到各个内冷管，再从外冷管出来进入集气盒，从集气盒出来的气体进入中心管，中心管出来的气体进入触媒层进行反应，反应后的气体从触媒层下部出来，进入上部换热器管内，然后从一次出口出来进入废锅，从废锅出来的气体由合成塔二次入口进入，进入下部换热器管内，然后从二次出口出来。

3 冷交(1) 构造：外壳、换热器、中心管、集气盒、NH 3分离套筒、旋流板。

(2)冷交内流程氨冷器来的气体，由底部进入塔二进二出气体入口气体入口一出冷交外壳换热器中心管分气盒环形档板分离套筒　内，沿升气管上升后从上部出口出来，经过旋流板分离掉部分液氨后继续向上进入氨分离套筒，从套筒内部通过套筒上的矩形孔依次向外流动，进行液氨分离，出套筒后向上进入换热器管间，与管内气体进行换热，最后从上部出口出冷交。

氨合成塔结构特点及基本要求
基本要求：维持自热、有利于升温还原、催化剂生产强度大；催化剂床层分布合理、保持催化剂活性；气流均匀、压降小；换热强度大、换热体积小、塔内空间利用率高；生产稳定、操作灵活、操作弹性大；结构简单可靠、内件有自由余地。

并流双套管合成塔
轴向冷激式合成塔
冷激：在多层固定床绝热反应器中进行放热反应时，在催化剂层间注入冷料，与高温反应物混合，以直接换热的方式降低反应物温度。

目前大型氨厂用冷激式多，它具有各床层温度调节方便，操作更接近最佳温度的优点。

其操作床层温度分布情况如图39。

冷激式合成塔主要优点：结构简单、催化剂分布和温度分布均匀、控温调温方便、床层通气面大阻力小。

一种径向冷激式合成塔如图40。

其优点是：气体通过床层路径短，通气面积更大，阻力更小；适宜用更小粒度催化剂，提高内表面积，减少内扩散影响；催化剂还原均匀；降低能耗，更适宜于离心式压缩机。

兖矿新疆***煤化工有限公司年产60万吨醇氨联产项目合成塔设备吊装方案建设单位：兖矿新疆***煤化工有限公司审批：日期：2011年月日施工单位：十六化建兖矿新疆***醇氨联产项目经理部审批：编制：日期：2011年月日目录1. 概述2. 编制说明及编制依据3. 吊装方案的设计4. 氨合成塔吊装方案的计算5. 卸车及吊装步骤6. 吊装场地的处理及准备工作7. 安全技术措施8. 环境保护措施9. 机索具及手段用材料一览表10. 施工组织11、施工计划12、安全管理体系13、质量管理体系附图一：吊车站位及路面处理示意图附图二：吊装过程示意图附图三：主吊车吊装参数示意图附图四：设备运进出场运输路线图附图五：支撑梁做法附图六：SCC4000HDB外形尺寸附图七：SCC4000HDB装备性能参数1、概述我单位承建的兖矿新疆煤化工有限公司年产60万吨醇氨联产项目氨合成装置，其中氨合成塔是氨合成界区最重的核心设备，且吊装难度最大的设备。

为了能安全、高效、经济的完成吊装任务、特编制本方案。

2、编制说明及编制依据2.1编制说明2.1.1本方案只对合成塔主体部分进行吊装方案编制，对于设备内件的吊装根据实际到货情况另行施工，不在本方案范围内。

2.2编制依据2.2.1 兖矿新疆煤化工有限公司年产60万吨醇氨联产项目设备平面布置图及合成塔设备装配图、管口方位图。

2.2.2《大型设备吊装工程施工工艺标准》SH/T3515-20032.2.3起重工操作规程（SYB4112—80）。

2.2.4建筑施工安全技术统一规范2.2.5《钢结构设计规范》-GB500172.2.6《设备吊耳》-HGT21574-19942.2.7各型号起重机性能表。

2.2.8我公司同类型设备吊装经验。

3、吊装方案的设计3.1吊装方案确定总的原则：安全可靠、稳妥可行、技术先进、经济合理。

确保设备吊装一次成功。

3.2设备技术参数表：4.合成塔吊装方案的计算★起重量的计算：设备重量：G1=237.935吨，动载系数取K=1.2索具重量及起重机钩头（1.5吨）重量估计：G2=2.5吨总的起重重量：G=G1×K +G2= 288.02吨（选用主吊车必须满足此条件）★双机起重量的计算：设备重量：G1=237.935吨，动载系数取K=1.2 ，双机不平衡动载系数取K1=1.2索具重量及起重机钩头重量估计：G2=4吨则单机起重重量：G=（G1×K×K1 +G2）/2= 173.3吨（选用溜尾吊车必须满足此条件）★吊点的设置：主吊车吊点选用氨合成塔筒体上二个DN800管式吊耳，溜尾吊车吊点可以选择在设备裙座合适的位置。

合成氨的工艺流程氨是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。

除液氨可直接作为肥料外，农业上使用的氮肥，例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥，都是以氨为原料的。

合成氨是大宗化工产品之一，世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上，其中约有80%的氨用来生产化学肥料，20%作为其它化工产品的原料。

德国化学家哈伯从1902年开始研究由氮气和氢气直接合成氨。

于1908年申请专利，即“循环法”，在此基础上，他继续研究，于1909年改进了合成，氨的含量达到6%以上。

这是目前工业普遍采用的直接合成法。

反应过程中为解决氢气和氮气合成转化率低的问题，将氨产品从合成反应后的气体中分离出来，未反应气和新鲜氢氮气混合重新参与合成反应。

合成氨反应式如下：N2+3H2=2NH3(该反应为可逆反应,等号上反应条件为:"高温，高压",下为:"催化剂")合成氨的主要原料可分为固体原料、液体原料和气体原料。

经过近百年的发展，合成氨技术趋于成熟，形成了一大批各有特色的工艺流程，但都是由三个基本部分组成，即原料气制备过程、净化过程以及氨合成过程。

合成氨是由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨。

别名：氨气。

分子式NH3英文名：synthetic ammonia。

世界上的氨除少量从焦炉气中回收副产外，绝大部分是合成的氨。

1.合成氨装置模型图：工业生产上合成氨装置图2、合成氨工艺流程叙述：(1)原料气制备将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气。

对于固体原料煤和焦炭，通常采用气化的方法制取合成气；渣油可采用非催化部分氧化的方法获得合成气；对气态烃类和石脑油，工业中利用二段蒸汽转化法制取合成气。

(2)净化对粗原料气进行净化处理，除去氢气和氮气以外的杂质，主要包括变换过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程。

①一氧化碳变换过程在合成氨生产中，各种方法制取的原料气都含有CO，其体积分数一般为12%~40%。

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。

氨合成塔吊装方案一、编制依据1、化工工程建设起重施工规范（HGJ201-83）【Ⅰ】2、大型设备吊装工程施工工艺标准（SHJ515-90）【Ⅱ】3、起重工实用技能手册（2007年第一版）【Ⅲ】4、材料力学（哈建工学院、重庆建工学院编1979年第一版）【Ⅳ】5、合成塔壳体装配图（图号L51-81-1）【Ⅴ】6、实用五金手册（1980年第三版）【Ⅵ】7、施工图8、机具条件9、施工现场条件10、施工工期计划二、工程概况：1.工程特点：浩化年增产6万吨合成氨装置，属于老厂区内扩建工程，1#氨合成施工场地周围南面是厂房，东西、北面是架空管线、西面是电缆桥架，底下有管线、阀井，施工作业面狭小。

不利于大型设备、工机具的摆放与吊装，施工期又处于寒冬季节，以上的自然条件给吊装工作，造成很大困难。

2.设备情况：氨合成塔制造场地辽宁锦西，塔壳体重271t，高22072mm，内径2010mm，塔身外径2470mm，塔头外径2526.筒体壁厚δ26+δ12³17层钢板卷制，合计厚度230mm，每层板下端焊接在δ180的封头上，上端焊接在δ380的筒壁上。

工作压力320kg，设备上未设计吊点，（见塔本体图）3.现场情况：合成塔安装在合成车间，522循环机厂房北侧13m,新建混凝土架内，柜架高52000，南北长10000，东西宽9000，合成塔混凝土基础高4930（加塔钢支座330高），长宽3000³3000。

装置区±0.000高出厂区±0.000约500㎜，柜架南侧21600以下无混凝土横梁，为吊立合成塔留用空间。

混凝土框架高32600，东，西两根长8000，高1500，宽500.混凝土梁，设计为合成塔吊梁。

合成塔混凝土基础中心，距东侧吊梁中心线2500，距西侧吊梁中心6500.（详见平面布置图一）三、吊装方法：1、两点吊装荷载计算合成塔吊装按设计，吊点设在柜架内32.60米高，东西两侧的混凝土梁上。

2200整体锻焊式氨合成塔设计（固定管板式换热器）摘要氨是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。

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，及其筒体和内件的选型、选材、结构设计，并提出了氨合成塔的制造、安装、维护方法。

绘制了氨合成塔装配图和零件图。

对其焊接应力作了专题讨论。

关键词：氨；氨合成塔；工艺设计；结构设计；专题讨论ABSTRACTAmmonia is one of important inorganic chemical industry product, which occupy important position in national economy. 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. Not only This design has drawn ammonia convertor assembling picture and part picture, but has also written a seminar to whose welding strain.Keywords: ammonia; ammonia converter; technical design; structural design; seminar目录任务书 ................................................................................................................................... 摘要 .. (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)第1章绪论 (1)1.1 氨的发现与合成 (1)1.2 合成氨生产的发展 (1)1.3 氨的性质和用途 (3)第2章氨合成塔工艺计算 (5)2.1 合成原理及典型工艺流程 (5)2.1.1 合成原理 (5)2.1.2 典型工艺流程 (5)2.2 合成塔操作条件与说明 (6)2.3 物料衡算 (8)2.3.1 计算依据 (8)2.3.2 物料衡算 (8)2.4 能量衡算 (11)2.4.1 全塔的总热量衡算 (11)2.4.2 触媒筐热量衡算 (12)2.4.3 热交换器热量衡算 (13)2.5 工艺技术特性一览表 (15)第3章设备类型的选择及论证 (16)3.1 氨合成塔的结构特点及基本要求 (16)3.2 外筒结构型式的选择及论证 (17)3.3 密封结构型式的选择及论证 (18)3.3.1高压容器的密封机理及结构分类 (18)3.3.2氨合成塔密封结构形式的选择及论证 (19)3.4 触媒筐结构设计及论证 (20)3.4.1 触媒筐设计的一般要求 (20)3.4.2 触媒筐的分类 (20)3.5 塔内换热器总体结构设计及论证 (22)3.5.1 换热器设计的一般要求 (22)3.5.2 换热器的类型选择及论证 (22)第4章主要设备材料的选择及论证 (24)4.1 氨合成塔材料的选择原则 (24)4.2 外筒材料的选择与论证 (24)4.2.1 筒体材料的选择与论证 (24)4.2.2 端部法兰材料的选择与论证 (25)4.2.3 上下封头材料的选择与论证 (25)4.2.5 螺母、螺栓及密封件材料的选择与论证 (26)4.3 内件材料选择及论证 (26)4.3.1 内件用材的基本要求 (26)4.3.2 内件各零部件材料的选择及论证 (27)4.3.3 内件焊接材料的选择 (28)4.3.4 保温铁皮材料的选择 (28)4.3.5 保温层材料的选择 (28)第5章触媒的选择及触媒筐设计 (30)5.1 触媒的选择 (30)5.1.1 触媒选择的基本要求 (30)5.1.2 触媒的类型选择 (30)5.1.3 触媒颗粒大的选择 (32)5.2 触媒筐设计 (32)5.2.1 触媒筐工艺指标的选择 (32)5.2.2 触媒筐的直径和高度 (33)5.2.3 绝热层高度 (34)5.2.4 冷管的选型和配置 (34)5.2.5 中心管的选择 (34)5.2.6 温度计套管的设计 (34)5.2.7 折流头高度 (34)5.2.8 保温型式及其厚度 (35)第6章电加热器设计 (36)6.1 电加热器的作用及其结构 (36)6.1.1 电加热器设计的一般要求 (36)6.1.2 电加热器结构型式选择 (36)6.2 电加热器材料的选择 (37)6.2.1 电热元件材料的一般要求 (37)6.2.2 电加热器材料的选择 (37)6.3 电加热器功率的确定 (38)6.4 电热元件的电气计算 (40)6.4.1 电加热器端电压的选择 (40)6.4.2 电加热器相数的选择 (40)6.4.3 电加热器的温度调节方式 (40)6.4.4 电热元件的计算 (40)6.5 电加热器端盖设计 (42)6.5.1 主螺栓及主螺母的设计 (42)6.5.2 端盖设计 (43)第7章换热器设计 (46)7.1 氨合成塔内换热器的设计条件 (46)7.2 设计方案选择 (46)7.2.1 流程安排 (46)7.2.2 物性数据的确定 (46)7.3 换热器工艺结构设计 (48)7.3.1 初算换热面积 (48)7.3.2 工艺结构尺寸 (49)7.4 换热器主要结构尺寸 (51)第8章氨合成塔的强度计算 (53)8.1 筒体的设计计算 (53)8.1.1 设计条件 (53)8.1.2 筒体厚度计算 (53)8.2 底部封头的设计计算 (54)8.2.2 封头厚度计算 (54)8.3 密封件的设计计算 (55)8.3.1 双锥环结构尺寸 (55)8.3.2 主螺栓的计算 (56)8.4 筒体上下端部平盖设计 (58)8.4.1 筒体下端部平盖设计 (58)8.4.2 筒体下端部平盖设计 (60)8.5 筒体端部法兰的设计计算 (61)8.5.1 法兰型式及尺寸的确定 (61)8.5.2 法兰强度校核 (62)8.6 四通的结构设计 (64)8.7 水压试验 (64)8.8 热膨胀量计算 (65)8.8.1 触媒筒中心管热膨胀量估算 (65)8.8.2 内件总膨胀量估算 (65)第9章典型零部件的制造安装工艺 (66)9.1 原料的检验 (66)9.2 原材料的矫形和净化 (66)9.2.1 矫形 (66)9.2.2 净化 (67)9.3 氨合成塔外筒的制造 (67)9.3.1 简介 (67)9.3.2 制造工艺 (67)9.4 氨合成塔内件的制造 (68)9.4.1 三套管式触媒筐的制造 (68)9.4.2 列管式换热器的制造 (70)9.5 氨合成塔的检验 (71)9.6 氨合成塔试压 (72)9.7 氨合成塔的安装 (73)9.7.1 施工前的准备 (73)9.7.3 安装安全技术 (77)9.8 氨合成塔的维护和检修 (79)9.8.1 氨合成塔的维护 (79)9.8.2 氨合成塔的检查 (80)第10章专题讨论 (82)10.1 本设计遇到的问题 (82)10.2 低封头与筒体连接的过渡型式解决方案 (82)10.3 法兰与筒体焊接处的应力分析 (82)10.3.1 应力计算 (82)10.3.2 结果分析 (84)总结 (86)参考文献 (87)致谢 (88)四川理工学院毕业设计（论文）第1章绪论我们知道，空气中含有78%（体积）的氮。

四川理工学院毕业设计（论文）Φ800层板包扎式氨合成塔设计（波纹板式换热器）学生：学号：专业：过程装备与控制工程班级：2009.1指导教师：周敏四川理工学院机械工程学院二O一三年六月四川理工学院毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目：φ800层板包扎式氨合成塔设计（波纹板式换热器）学院：机械工程学院专业：过程装备与控制工程班级：学号：学生：指导教师：周敏接受任务时间2013年3月1日系主任（签名）院长（签名）1．毕业设计（论文）的主要内容及基本要求○1设计（论文）的要求完成：装配图1张（0号），零件图2张（CAD与手工制图各1张），设计说明书1份○2设计（论文）的原始数据给定：φ800，8万吨/年，年工作日310天，内件：换热器用波纹板式新鲜气：CH4：0.70% 入塔气：NH3：4.0%，Ar+CH4：16%，30 ºC出塔气：NH3：17% 出水冷器温度：35 ºC设计压力：32MPa 触媒：自选2．指定查阅的主要参考文献及说明○1《氨合成塔》，石油化学工业出版社○2《机械设计手册》，机械工业出版社○3《机械制图》，清华大学出版社○4《高压容器设计》，上海人民出版社○5GB150—98《钢制压力容器》以及《相关标准》期刊主要有：《中氮肥》、《化工设计通讯》、《化工机械》、《化肥工业》3．进度安排设计（论文）各阶段名称起止日期1 资料收集，阅读文献，完成开题报告3月1 日至3月20日2 完成所有结构设计和设计计算工作3月21日至4月21日3 完成所有图纸绘制4月22日至5月22日4 完成设计说明书5月23日至6月1日5 完成图纸和说明书的修改，答辩的准备和毕业答辩6月2 日至6月10日摘要氨气是重要的无机化工产品，氨合成塔是生产合成氨的核心设备。

本设计进行了氨合成塔的工艺计算，对内件和筒体的材料选择进行了论证。

采用常规设计方法，对氨合成塔进行了结构设计与强度校核，探讨了氨合成塔的制造、安装、维护方法。

湖北省鄂西化工厂企业标准Q/EG 53205.7-2003合成车间氨合成塔岗位操作法1 范围本操作法规定了合成塔岗位职责，人员素质与要求，生产流程与原理简介（附流程图），正常的工艺参数，操作要点，巡回检查制度，交接班制度，设备维护保养制度，相互关系，信息传递，安全技术，检查与考核办法。

本操作法适用于合成车间氨合成塔岗位。

2 规范性引用文件下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。

本标准发布时，所示版本均为有效。

所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨、使用下列标准最新版本的可能性。

2.1 化工部《化肥企业安全、卫生管理规定》2.2 Q/EG 53216—2004 主要工艺指标2.3 Q/EG 53217—2004 化工生产车间控制分析指标3 职责3.1 严格遵守本岗位操作法、安全技术规程，坚持安全文明生产。

3.2 严格遵守各项规章制度和劳动纪律，坚守岗位，精心操作，服从指挥，禁止脱岗、串岗、睡岗和做与岗位无关的事。

离岗时应向工长报告，待工长同意后方可离开。

3.3 严格执行本岗位各项工艺指标，禁止超温、超压、超负荷运行，工艺指标不得擅自更改，更不能进行试验性操作。

3.4 负责本岗位的开、停车操作，正常操作管理、事故处理。

3.5 负责维护与保养岗位所属设备、管道、阀门、电器、仪表、消防及防护器材。

3.6 按时、准确填写岗位记录，不得伪造记录。

负责本岗位的信息及传递。

3.7 岗位操作人员直接受工长指挥、除特殊情况外，其它人员不得越级指挥。

对工长的指示，如觉有不妥之处应提出询问，当工长坚持其意见，仍应遵照执行，后果由工长负责。

如明显违反操作法、安全规程，有可能酿成重大事故时可拒不执行，并迅速越级上报。

3.8 设备检修后，经岗位和工长两级验收合格，工长批准，办理交接手续，方可试车投产。

3.9 本岗位的任务将一定比例经过净化的氢、氮混合气，在适宜的温度、压力和触媒的催化作用下合成为氨，经过冷却分离的液氨，减压后送往氨库贮存。

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。

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。