谢定中 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和尼罗河宝石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；
（李承晚3技术创新的重要性）合成氨产量640t/d；陈景润
（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。江苏文惠网结构为三层：一层为轴向绝热层，二层为径向间冷层，三层为径向绝热层。
3. ⅢJD3000型氨合成塔内件及系统的设计特点
为实现单系统规模化和大幅降低能耗，已在上述塔型的cscd基础上设计了ⅢJD3000型φ2200和φ2400合成系统，其总的设计思想是，降低“零”米温度 ，提高热点温度 ，提高二进温度，降低进塔氨含量，大幅提高出塔氨含量；提高出塔温度，提高回收蒸汽压力；简化合成塔结构。
3.1 合成塔特点（如图二）
① 三层四段，三径一轴，径向段占床高70%。第一层为轴向绝热段，第二层包括径向间
冷段和绝热段，第三段为径向绝热段；
② 进塔未反应气预热至240℃左右，出塔热气温度为420℃；
③ 冷管束、换热器与隔板从顶部往下分别安装，根据外筒制造厂能力情况，也可以设计成平顶盖或球形顶盖；
④ 结构简单，自卸触媒，阻力0.2MPa～0.3MPa；
⑤ 合成塔高径比8～9。
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