合成氨老系统废热锅炉

1 火灾、爆炸危险1.1 合成氨生产采用的主要原料为煤，属可燃固体，这些物质在常温下不易引起燃烧，但如遇高温可能引起燃烧，在煤堆场，大量的煤堆积在一起，热量如无法及时散出，煤可能产生自燃，而引发火灾。

1.2 合成氨生产系统中存在大量的塔、槽、罐等静设备，由于其大部分承受高温高压，且压力和温度是经常变化的，同时参与工艺过程的介质绝大多数是易燃易爆、有腐蚀性和有毒的，因此如有操作失误、违章动火，或因密封装置失效、设备管道腐蚀，或因受设备、管道、阀门制造缺陷的影响等，将会引起泄漏，形成爆炸性混合物，造成爆炸事故。

1.3 合成氨生产系统中存在大量的换热器，有的换热工作条件要求在高温高压条件下进行，有的工作流体具有易燃易爆、有毒、腐蚀性的特点。

如果换热器的设计不合理、制造缺陷、材料选择不当、腐蚀严重、违章作业、操作失误和维护管理不善，可能发生换热器发生燃烧爆炸、严重泄漏和管束失控等事故。

1.4 造气炉是合成氨生产系统的生成合成氨原料气的关键设备，由于半水煤气的主要成分有氢气、一氧化碳和少量的硫化氢、甲烷等，这些气体不仅极易燃烧、爆炸，有的还具有腐蚀性、毒性，而且造气炉在高温条件下运行，其操作条件恶劣、造气周期短，如果稍有不慎或违反操作规程等都有可能导致造气炉发生炉爆炸事故。

经分析，发生造气炉爆炸的主要原因如下：（1）过氧操作致使造气炉爆炸。

在半水煤气生产过程中，为防止后工序变换工段触煤活性降低或被烧坏和引起造气系统发生爆炸，氧含量要求控制在0.5%以下。

如果半水煤气中氧含量增加，达到爆炸极限时，遇明火和其他激发能源，就会引起爆炸事故。

（2）空气、煤气倒流形成爆炸性混合物。

主要表现在：a、检修时，未采取盲板与系统切断措施，又未关闭下行阀，到气柜的煤气总管和气柜水封积水造成憋压，致使煤气冲破洗气塔水封，或盲板强度不够而被冲破，倒流到炉内引起爆炸。

b水封放水后或洗气箱上水阀损坏，致使水圭寸破坏，空气流入炉内，或洗气箱水封漏气，煤气倒流入炉内。

合成废热锅炉泄漏原因及采取措施作者：郭挺来源：《硅谷》2008年第02期[摘要]分析合成废热锅炉泄漏的原因及对系统的危害，提出如何更好的控制进合成回路压力，从而优化操作，最大限度的提高氨产量。

[关键词]合成废热锅炉合成气压差锅炉给水氨产量中图分类号：TF7文献标识码：A文章编号：1671－7597 (2008) 0120046－01我公司合成氨装置合成废锅E42是意大利IND.MECC.B公司设计制造的。

2006年12月16日，发现E67出口氢含量偏高。

经拆开封头分析确认是合成废锅管束泄漏。

一、合成废热锅炉简介（一）结构设计合成废热锅炉Ｅ42是DEU卧式蒸汽发生器，管程介质为锅炉给水，壳程介质为合成气，内部换热管为Ｕ形管。

设备参数：名称壳程管程设计压力(Mp)15.86 13.8设计温度(℃)495/477 359操作压力(Mp)14.69 13.1操作温度(℃)456/380 326.9/331工作介质合成气锅炉给水水压实验(Mp)28.120.7传热面积(m2)158.3保温(冷)厚度(mm)硅渣棉190+硅酸铝30+矿渣棉160设备总重量(kg)27000（二）工艺流程除氧水经锅炉给水泵P-14A/B升压，一部分锅炉水经H-1对流段加热后，进入汽包V-7，另一部分锅炉给水经高变出口换热器E-11加热后与锅炉循环水泵P-1A/B/C出口水相混合。

再经废热锅炉E-8、E-42、E-43、E-53加热，部分汽化后进入汽包V-7汽化，产生高压饱和蒸汽在H-1对流段吸收热量并达到过热（520℃）后被送至CT-2，自CT-2抽出的中压蒸汽直接输入SM总管，供各有关用户使用，V-7分离出的锅炉水再经P-1A/B/C进行强制循环。

二、泄漏原因（一）运行时间较长废热锅炉从安装使用到现在已有10年之久，设备内部结垢，传热不均匀，局部受热或长时间受腐蚀，导致管壁厚薄不均等。

（二）操作环境波动大开停车过程中合成废热锅炉管程与壳程压差相差较大，且在开停车中升降压速率较快，长此以往使得设备泄漏。

张 凤魁
（ 鲁化好 阳光生态肥 业有 限公 司 ，山东 滕州 ２ ７ ７ ５ ２ ７ ）
［ 摘
要 ］介绍意大利 Ｏ Ｌ ＭＩ 公 司设 计制造的新型合成氨废热锅炉的材料选择 、换热管分布 、内孔焊等
技术特点 ，结合 国内情况 ，提 出借鉴方 向。
［ 关键词］合成氨废热锅炉 ；１ ２ Ｃ ｒ Ｍｏ ９ － １ ０；１ ０ Ｃ ｒ Ｍｏ ９ － １ ０ ；Ｕ形管 ；直连 ；内孔焊 ；ｎ形 密封 ［ 中图分 类号】Ｔ Ｑ １ １ ３ ． ２ ５ １ ． ５ ［ 文献标志码 ］Ｂ ［ 文章 编号 ］１ ０ ０ ４— ９ ９ ３ ２ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ４— ０ ０ ３ ４— ０ ３
兖 矿鲁南化工有限公 司 ２ ４ ０ ｋ ｔ ／ ａ合成 氨项 目，工 艺包设 计 由 国外 某工 程公 司提 供 ，并配 套 提 供合 成废 热 回收器 。该废 热 回收器 在设 计制 造
中采用 了多 项 先进 技 术 ，具 有 独 特 的技 术优 势 ，
技 术参 数见 表 １ ，整体结 构 图见 图 １ 。
第 ４期 ２ ０ １ ５年 ７月
中 氮
肥
Ｎｏ ． ４
Ｍ— Ｓ ｉ ｚ ｅ ｄ Ｎｉ ｔ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ｏ ｕ ｓ Ｆｅ ｒ ｔ ｉ ｌ ｉ ｚ ｅ ｒ Ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ
Ｊ ｕ １ ．２ ０１ ５
新 型 合 成 氨 废 热 锅 炉 的 技 术 特 点
表 １ 废 热 锅 炉 主 要 技 术 参 数
壳 程
项 目
管 程 进口 出口
进口
出 口
运行稳定可靠，值得国内公司参考借鉴。现将其 主 要技术 特 点作一 介绍 。
１ 设 备概 述

《 安全》２ １ 年第７ ｏ ｏ 期
合 成 氨 造 气 系 统 废 热 锅 炉 两 次爆 炸 的分析
陈 观 寿
广 西 玉 林 化 肥 厂
广 西玉 林化 肥 厂 合成 氨生 产是 在 高温 、 压 、 高 易 别 是 吹 风 、 吹 制 气 、 吹 制 气 、 次 上 吹 、 气 吹 净 上 下 二 空 燃 、 爆 、 中毒 的情 况下 进 行的 ， 艺 条件 复杂 ， 易 易 工 设 阶 段 。 风 阶 段 的 作 用 是 利 用 空 气 鼓 风 机 送 来 的 空 吹 备 管 线 长 ， 出 现 突 发 事 故 且 事 故 原 因 隐 蔽 。 文 就 气 ， 过 吹 风 阀 ， 发 生 炉 炉 底 送 入 ， 下 往 上 ， 过 易 本 经 从 由 经 该 厂造 气 工段 废 热 锅 炉 发 生 的两 次 大 爆 炸 事 故 ， 进 炽 热 的 炭 层 ， 气 中 的 氧 与 碳 反 应 ， 成 ＣＯ、 Ｏ。 空 生 Ｃ 等 行分 析并 介绍 处理措 施 ， 类似 工厂 借鉴 。 供 气体 ， 生 的 热 量 积 蓄在 炭 层 中 ， 下 阶 段制 气 用 ， 产 供 气 体 从 炉 顶 上 行 管 出 ， 除 尘 后 放 空 ， 送 吹 风 气 燃 经 或 烧 炉 燃 烧 。 吹 阶 段 的 作 用 是 送 入 蒸 汽 ， 汽 从 发 生 上 蒸
吹 风 阀 未 关 ， 么 空 气 与 下 吹 时 产 生 的 水 煤 气 混 合 工 段 想 利 用 这 次 短 时 间 停 机 会 ， 理 ３＃ 炉 检 修 阀 ， 那 处 就 会 发 生爆 炸 ， 旦爆 炸 ， 热 锅 炉 必 将遭 到 破 坏 。 此 阀 与 废 锅连 通 （ 间没 有 检 修 水 封 ） 检 修 时 ， 一 废 中 。 把

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氮氧
３ 检修中发现的问题及处理
液 叫
竺 竺
３ １ 废 热锅 炉 ．
图 １ 氨合 成 系统工 艺流程 简 图
将合成塔二出管道和废锅出 口管道拆除 ，在 出口法兰处加带压力表及排气阀的盲板 ，由入 口
吴 萍 ，刘玉平
（ 充矿鲁南化肥厂 ，山东 滕州 ２７２） ７ ５ ７
［ 中图分类号］Ｔ １．６ ［ Ｑ １３２ 文献标识码］Ｂ ［ 文章编号］１０—９２２０ ）３０１— ０４ ３ （０６０— ７０ ９ ０ ２
兖矿鲁南化肥厂 目前有两套合成氨装置 ，合
成氨总生产能力为 ２ ０ｋ／ ，其中合成氨分厂 的 ０ ｔａ 生产 能 力先 由原 始设 计 的 ６ ｔａ 高 到 ９ ０ ｋ／ 提 ０ ｋ／，为了进一步提高产量 ，又对合成氨系统进 ｔａ
然后对管程进行试压 ，当升压到 ３ ａ ０ＭＰ 时，发
理工大学工程硕士 ， 长期从事合成 氨、 合成 甲醇的工艺技术 与管
现有渗水现象 ，说明有漏点。于是将废锅的大法
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・１Biblioteka ８・中 氮 肥 第 ３期
兰拆卸 ，取出废锅内件 ，对管子一 管板焊缝打磨 后 ，用磁粉探伤 ，发现 ２ 处小裂纹 ，补焊后 ，继
２ 检修 前 系统存在 的问题
（） １ 在正常的生产过程中，氨合成系统非常
稳定 ， 但在加减负荷或者气量大幅度波动的情况
行了一系列 的技术 改造 ，使其 产能扩 大至 １０ ２ ｋ／。２０ 年 １ 月 １～１ 成功地进行了催化 ｔａ ０ ２ ２ １ ９日

第一章说明书1.1 概述1.1.1循环机位置本工段设置在氨分离系统后，合成塔之前，从而充分利用循环机压缩功，提高进合成塔温度，减少冷量消耗，降低氨冷器负荷，同时提高进塔压力，提高合成率，而进循环机的氨冷量较低，避免了塔后循环机流程容易带液氨而导致循环机泄漏。

1.1.2反应热回收的方式及利用这涉及到废热锅炉的热量利用及合成塔塔外换热器如何科学设置的问题，废热锅炉的配置实际上是如何提高反应热的回收率和获得高品位热的问题，本设计选择塔后换热器及后置锅炉的工艺路线，设置塔后换热器使废热锅炉出口气体与合成塔二进气体换热，充分提高合成塔二进温度，相应提高了合成塔二出温度，进废热锅炉的气体温360℃，副产1.3MPa的中压蒸汽，充分提高回收热量品位。

1.1.3采用“二进二出”合成流程全部冷气经合成塔环隙后进入热交换器，可使合成塔体个点温度分布均匀，出口气体保持较低温度，确保合成塔长期安全稳定运行，与循环机来的冷气直接进入热交换器相比，使热交换器出口温度增大。

进入水冷的气体温度降低意味着合成余热回收率高和水冷负荷低。

1.1.4水冷器、氨冷器的设置水冷后分离液氨再进行冷交，氨冷有利于降低后续氨冷的负荷，边冷却边分离液氨，即提高了液氨的分离效果，又避免了气液两相流的存在，通过设置两氨冷器的冷凝充分解决了低压下，水冷后很少有氨冷凝下来的矛盾，达到了进一步冷却，保证合成塔入口氨冷量的要求。

1.1.5补充气及放空点位置设置补充气设置在冷交的二次入口，以便减少系统阻力，并通过氨冷进一步洗脱微量二氧化碳和一氧化碳及氨基甲酸等杂质，有利于保护触媒防止管道和设备堵塞。

放空点设置在冷交换器和氨分离器之间，氨分后有效气体浓度较低，惰性气体含量较高，有利于降低新鲜气单耗。

1.1.6新型设备的使用离心式循环压缩机用于合成工段，能避免油污渗入循环气，提高合成气质量，从而可不设油分离器降低能耗，对于本工段选用冷激式内件，要求合成气质量较高，无油压缩机更为合适，离心式循环压缩机还具有运行时间长的特点，经XX化肥厂资料表明，无油压缩机与注油压缩机相比较平均使用寿命可延长十倍。

合成废热锅炉换热管泄漏原因分析及处理总结摘要：本文针对合成氨系统中换热设备合成废热锅炉换热管泄漏多次处理进行了分析，通过分析换热管泄漏的原因以及处理过程中遇到的问题，制定了相应的改进措施，最终设备运行正常，同时也希望本文能在同行业的问题处理中起到一定的借鉴作用。

关键词：换热管；泄漏；处理；预防引言合成废热锅炉是合成氨系统中重要的换热设备，工作原理是利用氨合成塔系统出口高温气体与水进行换热产生蒸汽进行余热利用。

但由于合成废热锅炉在合成氨系统的特殊性，承受高温高压，设备出现问题较多，如设备换热管泄漏，壳程焊缝裂纹，高压管箱管板焊缝裂纹等，本文针对合成废热锅炉换热管在检修过程中重复出现泄漏进行了处理和检验分析。

1设备及问题简介集团公司合成氨事业部柔性改造合成车间合成工段合成废热锅炉由上海某公司制造，换热面积：400M²，壳程容积：24.5M³，直径φ2800/φ1400×48/24，总高7426，换热管φ24×5×3900，管间距32mm，呈三角形排列，共计520根，U型排列，材质0Cr18Ni9；管板材质10MoWVNb，设计压力管程31.4MPa，壳程3.9MPa。

按合成氨系统中修计划，对换热类设备合成水冷，合成废热锅炉换热管进行试漏处理，在对合成废热锅炉壳程试压至2.4MPa时发现换热管出现泄漏。

随机按要求对换热管进行堵漏处理。

2设备问题处理中修首日按计划对系统进行了泄压置换，待合格后，对合成废热锅炉进行了相关连接管道拆除及系统隔离。

随即对壳程进行了加水，启废热锅炉离心泵开始进行第一次试压，压力2.4MPa，经过对换热管检查，共计发现进出口换热管管泄漏8根，按技术方案要求设备厂家人员对泄漏的换热管进行堵焊处理。

换热管堵焊使用材质304机加工成的专用堵头，几何尺寸φ15mm×φ10mm×42mm，为了减少热影响，使用钨极氩弧焊（GTAW）进行补焊，焊丝材质ER309，规格：φ2.0mm。

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５ ８
何 淑英
合 成氨装 置废热锅炉 Ｆ Ｖ一００ ３ ３ ２ ３／ ４ 炉 Ｆ ０ ０ ３ Ｖ一 ２ ３ ／ ４ ３ 挡 板 改 造
何 淑 英
（ 海洋 石油 富岛股份有限公司 ， 海南 东方 ５ ２０ ） ７６ ０
长期运行 ， 给公司造成巨大损失。为了彻底解决 Ｆ Ｖ ００３ ３ ２３／ ４挡板 问题 ， ２０ 在 ０ ５年 的大修 期 间 ， Ｆ 对 Ｖ ００３ ３ 板 进 行 了改 造 。经 过 两 年 的运 行 检 ２３／４挡 验 ， 明对 Ｆ ００３ ３ 证 Ｖ一 ２３／ ４挡板 改 造非 常成 功 。
的 目的 。
２ 故障原 因及 改造方案
Ｆ Ｖ一０ ０ ３ ３ ２ ３ ／ ４挡 板 的功 能 设 置 ：Ｖ 一 ２ ３ Ｆ ０ ０ ３挡
板 开 ，Ｖ一００ ４挡 板 关 时 ， 热 锅 炉 在 Ｆ Ｆ方 式 Ｆ ２３ 废 Ｄ 运 行 。Ｆ ０ ０３挡 板关 ，Ｖ一００４挡 板 开 时 ， Ｖ一 ２３ Ｆ ２３ 废 热锅 炉 在 Ｔ Ｇ方 式运 行 。满 足 Ｆ Ｆ和 Ｔ Ｇ两 种 方 Ｅ Ｄ Ｅ
图 １ 合 成 氨 装 置 废 热锅 炉
含 氧量 １％ 。为充 分利 用这 些 热 能 ， ６ 把燃 气 透平 的
排放气引入废热锅炉 ， 作为废热锅炉的燃烧空气 ， 改 变 了 以往 合成 氨装 置 中将燃 气 透平 的乏气 引入 一段 炉 的惯例 ， 高一 段 炉的操 作 弹性 和独立性 ， 充分 提 又 利用 了燃气透平的乏气所携带的热能， 达到降低能
气透平排放 的乏气作 为废 热锅炉燃烧空气 的运行
工况。
Ｆ Ｆ方 式 的工 艺作 用 ： 设 置 Ｆ Ｆ方式 满 足 工 Ｄ ① Ｄ

合成氨废锅蒸汽
合成氨废锅蒸汽是工业生产中产生的一种废气，主要来源于合成氨工艺中的废热锅炉。

在合成氨的生产过程中，需要使用大量的高温高压蒸汽来提供能量和反应条件。

这些蒸汽在废热锅炉中产生，但在使用后被视为废气。

合成氨废锅蒸汽的主要成分包括水蒸气、未反应的氮气和氢气，以及少量的一氧化碳、二氧化碳和其他杂质。

这些废气如果直接排放到大气中，会对环境造成污染。

因此，需要采取有效的处理措施来减少其对环境的影响。

处理合成氨废锅蒸汽的方法包括：冷凝法、吸附法、催化燃烧法等。

其中，冷凝法是最常用的方法，通过降低废气的温度，使水蒸气和其他可凝结气体冷凝成液体，从而实现废气的净化。

同时，也可以通过吸附法或催化燃烧法等其他方法来处理这些废气，以进一步减少其对环境的影响。

总之，合成氨废锅蒸汽的处理是工业生产中一项重要的环保工作，需要采取有效的措施来减少其对环境的影响。

一
这 么高 的压 力， 温度和 近１０ ｍ 的大 口径 的密 封是 较难解 决 的， ５０ｍ 因此 管箱 壳体 与 管板之 间的连接采用 了焊接 结构， 这样操 作可靠， 可避免 泄露， 在检修 时把管 箱 连 同管 板和 Ｕ 管束一 起抽 出， 形 便于清 洗 。在高压 管箱 壳体 上开有 人孔 ， 供 制造和维修之用。
管束 由 ２ｒ ５ｍ× ２ｍ的管子 ６ ６ 组成 。管子 成 ｕ形 ， 外层 Ｕ 管 的 ａ ｍ ４根 最 形 圆弧 半径为 ６ ４ｍ 最 内层的 圆弧 半径为 ４ｍ ， 当于 １８ 管 外径 。管 子材 ９ｍ ， ５ｍ 相 ．倍 料为 １ Ｃ Ｍ 。管子 与 管板 的连 接采 用先 胀 后焊 的结 构形 式 。 ｒ ｏ ５
业的发展和能源供求的紧张工程技术人员对于这些过去废弃不用的余热加以重视利用它来产生压力蒸汽以此作为供热供气供电和动力的辅助能源借以提高热能的总利用率降低燃料消耗指标降低电耗以获得经济效益
科 学论 坛
Ｉ ■
Ｃａ】ｅｄｃｏｙｖ ｈ ｅ ｈｌ ｉ ｉＳｎａＴｎｏＲｅ ｎＣｅｎｅ ｇｅｗ
浅谈合成氨装置 Ｕ形废热锅炉 的工艺
２ ２ 分程 隔板 、导 向板 、多孔板 的设置 ． 管箱 内设有 分程隔板 ， 隔板 上也设有 人孔， 在 在检修时用 ， 在入 口处设 有导 向板 ， 管板 上方装 有 多孔板 。导 向板 和多孔 板 的作用 都 是为 了使 水能 更均 在 匀地 分 配 到 换 热 管 中去 。 ２ ３ Ｕ 管 柬 ． 形
３ ４支 座 ．
则 日益增 多， 有些工业 国出现 了能源危机 ， 因此 节约 能源 的呼 声甚高， 节能 措施 和技 术 的研 究 者也 目益 曾 多。废 热锅 炉是 节能 工作 中回 收热 能用 的最 普遍 、 最 多的一种 技术装 备， 因而 对废热 锅炉 的研 究与推 广使用 ， 将对 能源 节约起 着 极为 重要 的作 用 。 自 ２ ０世纪 ６ ０年 代 以后 废热 锅炉 已广 泛 应用 于 合成 氨工 业 、 乙烯 工业 、硫 酸 工 业 、硝 酸 工 业 以 及 其 他 化 学 工 业 。 １总体 结 构 ｕ 形管废 热锅 炉是 以合 成氨装 置 二段转化 炉 出 口的 工艺气 为热源 ， 生饱 产 和蒸 汽 。锅 炉 分为 高 压管 程和 中压壳 程 两个 部 分 。管板 面 以上 空 间的 壳体 和封 头承 受压 力较 高， 部 分称 为高 压管 箱 。Ｕ形管 换热 管束 也 受同样 高 的 这 压力， 高压管 箱一起 被称 为高压 管程 。管板 以下空 间的 壳体承 受压 力较低 ， 与 成 为中压壳程 。 ２高压 管程 结构 ２ １ 管箱壳体 与管 板之 间采用焊 接 结构 ．

管 束为 Ｕ 型管 式结 构 ， 热 后 管 子可 以 自由伸 受
长 ， 型管 两端 分别 固定在 ２ 相 同结 构 的管 板上 ， Ｕ 块
换 热 管 尺 寸 ：中 ４ ２ ｍｍ × ５ ｍｍ ，材 质 ：
ｌ ＯＭ ｏＷ Ｖ Ｎｂ。
当管子 和壳体 之 间有 温 差存在 时 ， 管子 可在 壳 体
１ 设 备概 况
内 自由伸缩 ， 较好 地解 决 热应 力 。 能 容 器外 形尺 寸 ：２２ ０ｍｍ×２ 中 ０ ６ｍｍ×６７ ０ｍｍ ８ ×４ ２ ２ｍｍ（ ９ 内径 ×壁厚 ×长 ×高 ） ； 气 体进 出 口顶盖 材质 ： ０ Ｗ Ｖ ； １ Ｍｏ Ｎｂ 管板 材 质 ：
由于废 热 锅 炉 出现 了干锅 现 象 ， 为防 止 出现 废 热 锅炉爆 炸事 故 ， 对废 热锅 炉 内件 是 否 因冷 激 而 出 现开裂 泄露情 况 的判 断成 为当务 之急 。 对 氨合 成 废 热锅 炉 副 产 的蒸 汽 采 样进 行 冷 却 ，
对冷 凝液进 行溶 解含 量 的分 析 ， 分 离 出 的不 凝 性 对
Ｏ ｃ ． ２ ０６ ｔ。 ０
氨 合 成 废 热 锅炉 内漏 的判 断及 修 复 方 法
黄 长胜 ， 运 志 ， 宪 国 ， 永 献 ， 晓 亚 马 高 陈 王
（ 矿 鲁 南 化肥 厂 ， 兖 山东 邹 城 ２３０） ７ ５ ０
摘 要 ： 绍 了废 热 锅 炉 内 件 损 害 的 判 断 、 因 分 析 及 修 复 过 程 ， 结 了 工 艺 操 作 过 程 和 内 件 修 复 过 介 原 总
程 中 的 经验 ， 提 出 了注 意 事项 。 并
关 键词 ： 热锅炉 ； 复 ； 接 ； 废 修 焊 内漏 中 图分 类 号 ：Ｔ ３ ２ １ 文 献 标 识 码 ： 文 章 编 号 ：Ｏ ６ ９ ６２ ０ ） ５ ０ ５ Ｏ Ｑ１ ． ５ １ Ａ ｌＯ —７ ０ （０ ６ ０ — ０ ３一 ２

减 薄 。该 设计 减轻 了设 备质 量 ， 节 约 了设 备成 本 。 下 封头结 构 见 图 ２ 。
圈 ３ 管 板 与 筒 体 焊 接 绪 构 田
４ 受压 元件 的强 度计 算 １ Ｏ ２ 一Ｃ的 主要 受 压 元 件有 ： 下 管箱 封 头 ， 上
管箱 平盖 ， 管箱 筒 体 ， 壳体 筒 体 ， 换 热管 ， 上、 下 管
类别 为 Ｉ Ｉ Ｉ 类， 换热 面积 ２ １ ５ ． ７ ｍ２ ， 换 热管 柬 级别
为Ｉ 级， 管子 与 管板 的连 接 形 式 为强 度 焊 加 强 度 胀， 其 主要设 计参 数见 表 １ ， 结 构示 意见 图 １ 。
哀１ ｌ ０ ２ 一Ｃ的 主 要 设 计 参 数
圈 １ １ Ｏ ２ 一Ｃ结 构 示 意 圈
板等 。受压 元 件 的强 度 计 算依 据 ＧＢ １ ５ Ｏ 一２ ０ １ １
《 压力 容器 》 和Ｇ Ｂ １ ５ １ —１ ９ ９ ９ 《 管壳 式 换 热 器 》 的 相关 规 定 并 采 用 Ｓ Ｗ６ ￣１ ９ ９ ８ Ｖ７ ． Ｏ ５版 进 行 计 算， 最 终确 定 下 管 箱 封 头 的 名 义厚 度 为 ４ ０ ｈ ｉ ｍ， 下管 箱简 体名 义厚 度 为 ６ ０ １ Ｔ ｉ ｎ ２ ， 下 管 板 的名 义厚
根据 美 国 ＡＰ Ｉ Ｒ Ｐ ９ ４ １ ￣ 钢 在 氢 环 境 中操 作 极
注－ 设计温度秃程为 ３ ２ ９℃ ・ 下臂箱秃体为 ３ ７ １℃ ， 下臂
板为 ５ ６ ５ ． ６℃， 上管板 、 譬箱为 ３ ９ ８℃． 换热 管为 ３ ６ ７℃．
限》 的纳尔 逊 曲线 ， 选 择 管 箱材 料 为 １ ５ Ｃ ｒ Ｍｏ Ｒ
反应生成 甲烷 ， 产生了氮腐蚀 ， 使其强度、 韧性明 显 降低 ， 使 用 多年 后 出现 了泄漏 。为 保 证 生 产 的

ｅｔ ｎｅ ｎ ｉｌ ｃｓｎ ｐ ｅ ｒｎ ｅ ｄｐｅ ｆｒｔｅｈａ ｅｃａｇ ｕｅ ｔ ｅｓａ ｉａｐｉ ｎ ａｃ． ｄｔｐｅ ａｉ ｔ ｅｈａ ｔ ｓ ｒｉａｏｔｄ ｏ ｅ ｘｈ ｎｅｔｂ． ｙ ｅ ｌ ｄ ｒ Ａ ｒ ｇｙ ｔ ａｆ ｓ ｈ ｔ Ｑ ｐ ｌ ｓｐ ｅ
ｃ ｒａ ｃ ｉ ｅｄ ｍ ｓｃｅ ｇｎｅｉ ａ ｄ ｄ．ｏ ｂｎ ｄｗ ｔ ｔｅｓｅ ｉ ｏ ｄｔ ｎ ｅｗ ｓｅｈ ａ ｏｄ ｅｗｔ ｔ ｏ ｅｔ ｎ ｉｅｒ ｇｓ ｎ ａ ｓ ｍ ｉｅ ｉ ｈ ｐ ｃ ｃｎ ｉｏ ｓｏ ｔ ａｔ ｅｔ ｎ ｈｈ ｉ ｎ ｔ ｒ Ｃ ｈ ｌ ａ ｉ ｆ ｈ ｂ ｉ ｒ ｎ ｅ ｏ ｒｃｓ ｉ ｔｅｗ ｔ ｈ ａ ｂ ｉ ｒ ｕ ｅａ ｄｓｅＬ ｎ 吲 ｃ ｒ ｇ ｅ ｉｅｉ ｓｔ ｔ ｕ ｅ ｏ ｅ ｄｔ ｗｐ ｏｅｓ ｎ ｈ ａ ｅ ｅ ｏｌ ｂ ｈ ｌｏ ｅ ｌ ａ ｈｆ ｌ ｓ ｔ ｅｔ ｎ ｏｒ ａ ｄｐｐ ｅ ａ ｂ ｕｔ ｓ ｔ
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时间 8 日 23: 11 23: 28 23: 50 9日 0: 16至停车 正常生产中
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304 387
283~ 310
~ 385
上述数据分析: 蒸汽升温开始后, 101- CA / CB 开 始有 循环 迹象 ( PD I- 33 /35 出 现 正负 波 动 ) , 至 15: 30时 PD I- 32 / 34达 47kP a, 已大大超 出正循环值 36kPa, 而 PD I- 33 / 35同步为 负, 说 明已经完全是逆循环了, 至 23: 11随产汽量的增 加, 101- F 除沫器处理有限, 出口蒸汽带水, 导致 高蒸过热器的低温段盘管变成了蒸发器, 由于蒸 发潜热的增加, 消耗了大量热能, 造成高蒸过热器 的低温段盘管出口蒸汽温度 T I- 42 突降。在工 艺专业发现废锅 101- CA /CB 有逆循环迹象后, 立即召开综合专业会议决定进行装置停车, 停车 前由于汽包逆循环产汽量的增加, PD I- 32 / 34为 86kPa, 已达到正常循环时的 2 倍, 同时对高压蒸 汽 N a+ 及 S iO2 分析显示, 已大大超过设计指标, 其中 S iO2 最高达 60ppb。
1000= 36 11kP a 当 101- F 压力为 9 1MPa时, 查 2 = 704kg /m3 PD I- 32 / 34= ( 997- 704) ! 9 81 ! 14 783 /
1000= 42 5kPa 当 101 - F 压 力 为 10 4M Pa 时, 查 2 =
682kg /m3
4 循环压差的分析
图 3 循环压差分析示意图
图 3中, P、P0、P1、P2、P3 为图中几处 的压力 指示。 h0 = 14 783m, H = 16 650m, h= 10 126m。

个月 ， 电子 液 位 计指 示 失 灵 ， 长 时 间没 有修 好 。 且 导致设 备 长时 间 没 有指 示 ， 时操 作 只能 参 考合 平 成废热 锅炉 前 后 温差 ， 可 能 因操 作 不 精 心 出 现 有 液位 过高 过低 使盘 管超 温 ， 差 变化大 等现 象 ， 温 使
１ 合成废 热锅 炉简 介
１ ）运行 时 间较 长 。合 成 废 热 锅 炉 自安 装 使 用到 现在 已经 有 １ ａ ５ 之久 ， 备里 面结垢 ， 热不 设 传 均匀 。 部 受 热 ； 长 时间 受 腐蚀 ， 局 或 导致 管 壁 薄厚 不 均 等 ， 设备 泄漏 。 使
２ ）操 作 环境 波 动 大 。开 停 车 过 程 中合 成 废 热锅炉 管程 与 壳 程压 差 相 差 较 大 ， 在 开停 车 中 且
合 成 废 热 锅 炉 泄 漏 原 因 及 采 取 措 施
王 林 武 湘利
（ 河南 中原大化集团有限责任公 司合成氨厂 ，河南濮阳 ，５００ ４７ ０ ）
摘要
分 析在低负荷 下合成废热锅炉泄漏的原因及对 系统的危害 ， 出控 制进合成塔 和高压蒸 汽压差 、 提 废锅 合成热点温度 压差 产品纯度 真空
优化操作 等措 施。 关键词
中图 分 类 号 ：Ｑ １ ． Ｔ １３２ ５ 文 献 标 识 码 ： Ｂ 文章 编 号 ：０２５８ （０６ ０—１３０ １０．７２ ２０ ｝３０７—２
河南 省 中原 大化 集 团有 限责任公 司合成 氨装
置合 成废热 锅 炉 （８ ０ １ 是 德 国伍 德 公 司 设计 ， ０Ｅ ０ ）
２ ）工 艺 流 程 。从 压 缩 机 来 １ ．４ ａ 氨 含 ０ ５ ＭＰ 、
锅炉 泄漏 ， 大量进 入 合成气 ， 出合 成废 热锅 炉 水 使 ０Ｅ０ ８ ０１的合成气 量增 加 ，８０２出 口温 度 明显 上 ０Ｅ０ 涨 ， 品 氨产 量 上 升 ， 产 品氨 纯 度下 降 ， 致 氨 产 但 导

加 ，萃取水量也应相应增加 ， 通过萃取的方式使
精 醇 中杂质减 少 ，从而 提高产 品 的质量 。在催 化
本文根据精馏系统中预精馏塔 的特点及操作
原则 ，从 实践 的角度 讨论 了优化 预精馏 塔 操作 的
要点 。 除 了以上 因素外 ，操作 人员 的技 术 水平 也
剂使用初期 ，粗醇的质量相对较好 ，可以不加或 是少 加萃 取水 ，以免增 加消耗 ；而在催化 剂使 用 中后期 ，为保证产品的质量就要相应多加萃取水 以保证塔内采出产 品的质量。
的各相关设备产生酸腐蚀而损坏设备 ，加碱的目 的在于防止设备发生酸蚀。但在实际生产中常常 发生 由于过 量或 过少加 碱 而使精 醇 的酸值 和碱值
变化 大 ，影 响产 品质量 的问题 。所 以 ，在生 产 中 加 碱量 要 随生产 负荷 的变化作 及 时调节 ，一 般 以
问题，所以回流量 的控制一般以回流量与人料量 的比值为 ０ ５ ． 左右来控制。对回流 比的控制不能 过于教条，如果生产负荷变化较大 ，就要适当加 大回流 比，以保证后继生产 中采出产品的质量稳 定 ；如果 生产 状况 比较 稳定 ，就 要适 当减 小 回流
［ 收稿 日期］２ ０ —４１ ０ ７０ — ０ ［ 作者简介 ］王子东 （９ １ ， ， １７ 一） 男 黑龙 江齐齐 哈尔人 ， 程 工
师。
废热锅炉出来的出塔气进行换 热，使 温度 由 １５ ０ ℃ 提高 到 ２ ３℃ 。原设 计废 热锅 炉 的加水 量是 由 ２ Ｆ ０４ Ｖ６０ Ｂ自调 阀根 据 产 蒸 汽 量 和废 热 锅 炉 液 位 高 度实行 三 冲量 串级控制 。
气温度降得更低 ，直到把锅炉给水量减到一个合 适 的值 ，循环 量也 减至一 个合适 的值 ，才 能找 到

优秀论文审核通过未经允许切勿外传宁夏大学本科生毕业设计工艺设计姓名：王康洲指导教师：陈学文院系：化工学院专业：化学工程与工艺提交日期：目录中文摘要 (2)外文摘要 (3)1．总论 (4)1.1设计任务的依据 (4)1.2概述……………………………………………………………………………1.2.1设计题目 (7)1.2.2设计具体类容范围及设计阶段 (7)1.2.3设计的产品的性能、用途及市场需要 (8)1.2.4简述产品的几种生产方法及特点 (8)1.3产品方案 (8)1.4设计产品所需要的主要原料规格、来源 (8)1.4.1设计产品所需要的主要原料来源 (8)1.4.2涉及产品所需要的主要原料规格 (8)1.5生产中产生有害物质和处理措施 (8)1.5.1氨气和液氨 (8)1.5.2合成氨废水 (8)2．生产流程及生产方法的确定 (8)3．生产流程简述 (14)4．工艺计算 (16)4.1原始条件 (16)4.2物料衡算 (16)4.2.1合成塔物料衡算……………………………………………………184.2.2氨分离器气液平衡计算 (19)4.2.3冷交换器气液平衡计算 (19)4.2.4液氨贮槽气液平衡计算 (25)4.2.5液氨贮槽物料计算 (29)4.2.6热交换器热量计算 (35)4.2.7水冷器热量计算 (36)4.2.8氨分离器热量核算 (39)5.主要设备选型 (39)5.1废热锅炉设备工艺计算 (40)5.1.1计算条件 (40)5.1.2官内给热系数α计算 (41)5.1.3管内给热系数αi计算 (42)5.1.4总传热系数K计算 (43)5.1.5平均传热温差mΔt计算 (44)5.1.6传热面积 (45)5.2主要设备选型汇总 (46)6.环境保护与安全措施 (47)6.1环境保护 (48)6.1.1化学沉淀—A O 工艺处理合成氨废水 (49)6.1.2合成氨尾气的回 (50)6.2安全措施 (51)6.2.1防毒 (52)6.2.2防火 (53)6.2.3防爆 (54)6.2.4防烧伤 (55)6.2.6防机械伤 (56)6.2.5防触电 (57)结束语 (40)注释………………………………………………………………………………40 参考文献 (42)致谢…………………………………………………………………………………4 3 附录…………………………………………………………………………………43年产10万吨合成氨合成工艺设计指导老师：王绪根摘要：介绍合成氨合成生产工艺流程，着重通过对此工艺流程的物料衡算，能量衡算确定主要设备选型。