Page 201 - 机械制造及其自动化

第五章 化工压力容器与合成氨系统的设计研究

能，以煤为原料的合成氨工艺流程又开始被关注。其主要是改进了造气部分，即

从固定床煤气化法转变为流化床气化法。以煤为原料的合成氨工艺中国石化湖北
化肥厂近年来也改用煤造气，主要使用壳牌粉煤气化工艺，但项目实施后，新建
的气化及净化装置设计能力是按日产合成氨1200t设计的，而现有合成氨设计能

力仅为日产1000t，难以满足原料气改造要求。所以，中国湖北化肥分公司对合
成氨回路需进行改造，以下我们将对合成氨生产设备及其回路进行介绍。

（2）合成氨生产设备改进
氨合成塔是合成氨工艺的心脏设备，针对氨合成塔及其内件高效节能改造，
引起了其他国家众多专家和工程师们的广泛关注。

20世纪70—80年代中国引进合成氨装置中，氨合成塔专利技术应用最多的
是美国的Kellogg公司的合成塔，可以看到湖北化肥分公司开始也是采用这种型
号。然后是丹麦的Topsoe公司的S-100型内件。与此同时，在引进的过程中，中

国也对这些技术进行了节能改造，如托普索S-200型。所以，我们将对这两种工
艺进行着重介绍。
①Kellogg（凯洛格）传统型。

Kellogg传统型氨合成塔是四床层轴向冷激式合成塔，日产合成氨能力为
1000t/d，此流程主要以天然气为原料。这种塔的换热器在塔的顶部，塔的外壳为

瓶颈，上部设有列管式换热器，下部位多段催化剂床层，床层间设有冷激装置。
凯洛格多段冷激式的优缺点：
优点：一是径向温度和气体分布比较均匀，床层温度调节灵活，操作平稳；

二是内件结构较简单，装卸方便；三是内件各部分连接与保温处理合理、有效，
提高运转的有效性和安全性。

缺点：一是冷激气体积占用了催化剂的高压空间，对合成塔的容积不利；二
是冷激气直接通入催化剂床层中，对气体净化要求提高，会影响氨净值；三是从
塔内不能取出催化剂框，不能整体的检查筒体内壁、内件腐蚀状况。

②TopsΦe（托普索）S-200型合成塔。
TopsΦe S-200型氨合成塔一种先进的合成设备，是在Topsbe S-100型的结构

上发展过来。关键部分是把冷激改为间接换热式的中间换热器，从而提高了氨净
值。如图5-1所示，合成塔由上下二层催化剂床和中间换热器构成。

189