学文网摘 要：通过将原有合成塔内件改造为DC-C型合成塔内件，并对这一内件的结构、特点、工艺流程、工艺指标及改造前后对比做了介绍，为其他化工企业改造提供有益借鉴。
关键词：合成塔内件 改造 效益
山西晋丰煤化工有限责任公司高平分公司通过对国内目前已投运的氨合成塔内件进行综合比较，决定采用南京聚拓化工科技有限公司开发的准全径向、低阻力、分置式DC-C型DN2000氨合成塔内件来代替B系统合成原有内件，以达到降低系统阻力、合成氨电耗的目的。
一、DC-C型合成塔内件结构简介
合成塔内件分为下述四个大的部件。
F1组合件——第三催化剂筐体、下部出口换热器、触媒筐主体等件组成的部件。
F2组合件——第二催化剂筐体、中部换热器组件等组合部件。
F3组合件——第一催化剂筐体、上部换热器组件等组合部件。
F4组合件——触媒筐盖、软管及相关连接件等部件。
第一反应床层为准全径向反应床反应段（F3组合件）。它是可以单独从合成塔主体筐中吊出来的结构，它的布局方式是在合成塔上部第一反应床层（F3组合件）中部设置一个轴径向组合床：上部为轴向反应段的触媒筐，下部为径向反应段的触媒筐，组成了第一床准径向型反应段，在轴向和径向段中，设置了一个用于降温的分气盒及内置一个冷激降温盘管；
第二反应床为全径向床反应段（F2组合件）。这个组件中间设置了一个段间换热器，这个床层和第一床催化剂床层一样均为可单独可吊出的结构，它和F3一样，与F1组合件的组合采用了自重式石墨填料盘根密封的结构方式，保证了第二床径向流程合理，不泄漏；
第三反应床也为一个全径向床的反应段（F1组合件），这里在合成塔的出口设置了一个内置式换热器，它是催化剂筐的总体床。其F2（第二径向床组件）、F3（第一径向床组件）、F4（触媒筐盖组件）均要进入F1进行组装，它的下部设置了可以卸出第三床中的催化剂的两根催化卸料管[1]。
二、DC-C型合成塔内件主要特点
1.采用段间换热器结构，合成塔催化剂内不设置冷管，减少了“冷管效应”；合成塔内几乎不设置冷激，减少了冷激效应，提高了氨合成反应效率。
2.每个反应床层出口降温方式均采用设置于中部的段间换热器来间接降温，降温气均为未反应气，气体均进入了合成塔的零米层，几乎100%的未反应气均进入了合成塔的零米层，提高了整个合成塔的出口气体氨含量。
3.工艺分为三个反应床层，第一反应床层（F3组合件）、第二反应床层（F2组合件）均可以***地从合成塔筐体中吊出，以利于中段更换这两床催化剂。
4.第一反应床层（F3组件）内上部设置少量轴向段，轴向段和径向段的过渡处设置调温冷激。，这样有三个好处：第一个好处是第一床催化剂可以适当“过量”装填，当催化剂使用前期，如果没有中部调温，将会使第一床热点温度超温，或循环量过大，氨净值下降，设置了调温后可达到第一床温度调节方便，减少循环量之目的，当第一床的催化剂活性下降是，本冷激可以达到关闭；第二个好处是由于设置了第一床的轴向段，它特别有利于升温还原，完全可较方便地将轴向段的温度提上来，达到先期还原好，利用这段的反应热来提下部各层催化剂的温度，这样比第一床全为径向床的还原时间要缩小很多；第三个好处是设置了轴向段后，合成塔短期停车的开车升温时间也相对比全径向型的第一床要短得多。
5.塔内件三个换热器的高温气均为并联进入合成塔内，这样使得合成塔内三个床层的出口反应温度都可以比较方便地单独进行调节。
6.合成塔三个反应床层的气体进入方向均为径向向心入气方式，运用了新型专利技术的分气和收气装置，提高了气体分布效率，较科学地控制了阻力降。
7.第三床催化剂设计了自卸催化剂装置[2]。
三、合成气体在合成塔内的流程介绍[3]
进入合成塔的气体分为五股，气体可以通过调节不同的温度和流量进入合成塔各部位：
第一股为下换热器入口气 它来自合成塔外的热交换器壳程加热后的循环气（温度～185℃），通过置于合成塔下部的换热器（F1组件中的换热器）管程，与合成塔的反应后出口气进行换热后，该气的流量占总入塔气的流量40%～50%，温度升至～370℃进入合成塔的“零米”。
第二股为上换热器入口气 它同样来自合成塔外的热交换器壳程加热后的循环气（温度～185℃）和合成塔内外筒之间的环隙冷却气进行组合后（温度～165℃），这股气体流量占总入塔气流量的30%～40%，通过置于F3中的第一床出口换热器管程，气体与合成塔一床反应后的气体进行换热后，将温度升高至～370℃进入合成塔的“零米”。
第三股为中换热器入口气 它与来自合成塔外的热交换器壳程加热后的循环气和合成塔内外筒之间的环隙冷却气进行组合后（温度～165℃），间或调节冲入热交换器之前的冷气流进行调温，这股气体流量占总入塔气流量的10%～20%。通过置于F2中的第二反应床的出口换热器管程，气体与合成塔二段反应后的气体进行换热后，将温度升高至～370℃进入合成塔的“零米”。
第四股为第一催化剂床中部调温冷激气 它来自油分后的冷气，通过下降管进入第一床中部盘管中，来冷激一床中部的反应气，达到调节一段合成塔温度的作用，当催化剂使用前期，此冷激气量较大，随着第一床催化剂的活性下降，本冷激气逐渐关小，直到完全关闭。
第五股为“零米冷激”气 该气体也来源于油分后的冷气，从大盖上进入合成塔，达到冷却合成塔零米之目的。
通过中心管进入零米的气体均来自中部换热器和下部换热器，在这个中心管中，设置了一个开工加热电炉，只有上部换热器（F3组合件中的部件）的气体是不经过中心管的，它是直接由上换热器管程进入零米的。
经过了零米汇合后的气体，将分别经过第一床的轴向段、径向段、上部换热器的壳程、第二床径向段、中部换热器壳程、第三床径向段、下部换热器壳程、再出合成塔，这时，合成塔出口温度～330℃，气体出塔后通过管道连接进入废锅。
出废锅后气体再进入热交换器回收热量，再进入冷却、分离系统。
四、正常生产主要操作指标（单位：℃）
五、技改前后工艺运行情况（见下表）
以上技改后运行数据为六段联通阀门全开状态，单B系统补气压力为18.5Mpa；系统压力为19.5 Mpa。
六、结语
本次改造是在原来合成系统的情况下，只进行内件的更换，原则是不要更换合成塔的管线，按此方式进行合成塔改造，系统的配置方式：完全利用原来合成塔环隙出气耳朵管线及阀门，将其分别改造成进入1床和2床换热器和管程气体（通过内部软管改变气体进入位置）；零米冷激和1床中部的冷激线均利用原来管线。通过对比改造前后数据可见，合成系统压力降低3MPa，合成氨电耗得以大幅度降低，有效的降低了我公司合成氨的成本。
参考文献
[1] 庄永法. Φ1500氨合成塔更换内件及运行总结[J].氮肥技术，2012（2）.兖矿峄山化工有限公司.2012.
[2] 沈义隆.22JL氨合成塔内件介绍[J]. 化工催化剂及甲醇技术，2012（5）：10-11南京昊安科技工程有限公司.2012（2），33：24-25.
[3]李哲松.GC—R212ZY型Ф2000氨合成塔内件在我公司的应用[J].经济技术协作信息，2012（13），1104：112.