安徽昊源化工集团有限公司新建20万吨/年Φ1800合成氨系统基础设计说明书南京国昌化工科技有限公司总目录一、前言二、气象条件三、工艺设计条件要求四、设计能力计算（详细数据见物料热量衡算表）五、G CΦ1800三轴一径合成塔技术特点六、Φ1800合成系统工艺流程及特点（见流程图）七、Φ1800合成系统主要设备技术规格八、平面布置说明九、土建说明十、电器说明十一、仪表说明十二、保温与防腐十三、安全与环保附表、合成系统物料热量衡算表附表、系统主要工艺管线流速计算表附表、工艺仪表条件表（另附）附图、Φ1800合成系统带控制点的工艺流程图附图、Φ1800合成系统循环机工艺流程图附图、Φ1800合成系统设备平面布置图附图、Φ1800合成框架工艺条件图附图、Φ1800合成塔外筒条件图附图、Φ3000/Φ3400废热锅炉条件图附图、Φ1400气-气换热器条件图附图、套管式水冷器条件图附图、Φ1400冷交换器条件图附图、Φ1600/Φ2200氨冷器条件图附图、Φ1400氨分离器条件图附图、Φ1400循环机油分条件图附图、Φ1600新鲜气氨冷器条件图附图、Φ1000新鲜气油分条件图一、前言安徽昊源化工集团有限公司根据企业发展及市场需要,目前准备将合成氨生产线进行能力扩大,产品结构重组：新建二套Φ1600中压联醇系统，一套Φ1400高压醇烷化系统和一套Φ1800氨合成系统。
为此受安徽昊源化工集团有限公司委托,我公司将承接一期工程的Φ1800氨合成新系统及相关配套工程的基础设计。
二、气象条件年平均气温： 14.1℃极端最高气温： 40.3℃极端最低气温： -18.3℃降雨量： 771.7mm年最大降雨量： 1263.8 mm年平均气压： 1007.3毫巴年平均湿度： 68.92%㎜㎜年平均风速： 2.7m/s年最大风速： 32m/s地震列度： 7级雪载荷： 400N/m2三、工艺设计条件要求根据合同技术条件要求，工艺设计条件如下：1．入塔气体成份H2N2CH4Ar NH3％58 20.5 14 4.5 32．新鲜气成份H2 N2 CH4Ar％73.7 24.5 1.5 0.33．生产能力（按300天计）保证生产能力：650吨氨/天, 压力: ≤29MPa4．补充气量：～78600 Nm3/h冷却水温度：上水≤31℃, 回水41～43℃, 压差≥0.2MPa 气氨压力：0.15～0.25MPa,液氨压力： 1.6 MPa,废锅蒸汽压力： 1.3MPa四、设计能力计算(详细数据见物料热量衡算表)1. 进合成塔总气量：～320367Nm3/h新鲜气气量：77634 Nm3/h放空量：6060Nm3/h2 氨产量：650T/d氨净值：≥13%3. 废锅副产蒸汽：2.5 MPa、223℃、0.9 T/ T NH34. 温度塔壁温度：～90℃合成二进温度：～180℃合成二出温度：～340℃废锅出口温度：～226℃水冷器进出口温度： 88℃/37℃氨冷器出口温度： -8℃5.压力系统压力：≤29 MPa系统压差：≤2.0 MPa合成二进二出压差：≤0.8MPa废锅蒸汽压力： 1.3 MPa氨冷器气氨压力：0.15～0.35 MPa补氨压力： 1.6 MPa五、GCΦ1800三轴一径合成塔技术特点1．塔内件采用三轴一径绝热反应型式。
各床层出口温度通过设置在冷激管线上的阀门进行调节，使反应后的气体与冷激气充分混合，可控制触媒床层在最佳温度范围内运行，同时由于冷激气的加入，稀释了反应后气体中的氨含量，使得气体进入下一触媒床层进行反应更加有利。
2. 由于使轴向层对合成塔起到的是稳定操作、抗毒性和抗干扰性能力的作用，所以第四层采用径向结构，可降低合成塔阻力，使塔压降在0.8MPa以下，且能充分利用小粒度触媒活性，提高氨净值≥13％。
3.内件中使用菱形分布器结构，并在原分布器的基础上设计了不同方向上均匀分布的喷嘴，大大提高了气体在菱形分布器中的混合均匀度，同时拆卸方便，便于检修。
4.径向层采用鱼鳞筒结构，使气体通过不同孔径和开孔数量，对径向流不均匀分布进行补偿达到均匀分布的目的，不仅提高气流的均匀度，而且最大限度减少触媒死角，提高全部触媒的利用率。
5.内件采用多层组合结构，分布器可方便地装入吊出，同时内件下部在结构上设计成自卸形式，因而装卸触媒极为方便，并与国内活性较好的触媒相配套，确保合成塔高效运行，并且该塔型特别适合触媒的分层还原。
6.由于内件采用绝热形式，避免了冷管壁效应，有效提高了触媒利用系数，在塔运行的中、后期不会因冷管而造成热点下移过快或在负荷波动较大时，热点波动较大，从而起到延长触媒的使用寿命。
六、Φ1800合成系统工艺流程及特点（见流程图）本流程设计根据三轴一径型合成塔内件结构特点而采用设置与之相配套的不同温度下冷激气对合成塔进行温度控制。
并且流程中设置塔外换热器和后置锅炉，是一种典型的提温节能型流程。
工艺气体走向：进合成塔约占总入塔气量30％的一次气沿塔壁自上而下，冷却塔壁后从塔一次出口出来（～90.0℃），出塔后的气体和约占总气量60％的气体，混合后温度约为（40-50℃）进入热交换器冷气入口，通过管间并与管内气体换热至～180℃后进入合成塔二次入口，其中有二股作为冷激气从塔顶进入催化剂层调节催化剂层温度，另外还有一股作塔副线调节零米温度。
合成塔二次入口的气体通过下部换热器管间与管内气体换热至（380℃~400℃），由中心管进入催化剂层，用约180℃的f0、f1、、f2冷激气分别控制塔内上面三段床层温度，用约占总入塔气量10％的一次气的f3冷激气控制最下段床层温度，反应后的气体通过塔下部换热器管程出塔（二出）。
出合成塔后的气体约330℃,进入废热锅炉、副产蒸汽,温度降到～223℃进入塔外换热器、加热二进气体,换热后温度约87—95℃的气体进入水冷器，经冷却后的气体温度约37℃进入氨分。
由于水冷器中冷凝的液氨在此分离后，再去冷交管内充分回收冷量后进入氨冷器,气体中的氨进一步得到冷凝，出来气体温度～-8℃进冷交(二次分氨),分氨后去循环机进口，然后经油水分离器分离油水后进入下一循环。
其中出氨分热气体部分放空（去氢回收装置）。
特点：新鲜气补充在氨冷器进口.放空气设置氨分热气出口,同时塔前及补充气各设一放空。
f3冷激气来自于合成塔一进气体,f0冷副及f1、、f2冷激气来自于合成塔二进气体(～180℃)七、Φ1800合成系统主要设备技术规格1.合成塔：（1）外壳公称直径：Φ1800mm压力：31.4MPa外壳高度：～20800 mm空重：196.52t容积：V＝～36.6m3（2）内件内件规格型式：公称直径：Φ1800mm型式：三轴一径净空高：H＝18000 mm触媒装填量：V＝～27m3下部换热器型式：列管式φ12×1.5 mm电加热器功率1700KW塔内热电偶：规格：嵌装式K型测温范围：0～600℃电偶直径：Φ3.0mm数量：3组共20点2.废热锅炉：公称直径：Φ3000mm/Φ3400mm 型式：卧式换热管长度：L＝～5870mm换热管：数量≥543根φ24×6 mm换热面积：F中＝380m23.气—气换热器：公称直径：Φ1400mm型式：立式净空高度：H＝～8000mm内件型式规格列管规格上段：碳钢段、列管根数φ10×1.5 mm下段：不锈钢段列管根数φ10×1.5 mm换热面积：F中＝1300m24.冷交换器：公称直径：Φ1400mm型式：立式净空高度：H＝～17010mm内件型式规格换热管规格：φ14×2mm换热面积：F中＝1200m25.系统氨冷凝器：公称直径：φ1600/φ2200mm 型式：卧式换热管长度：L＝~5880 mm换热管规格：φ24×6 mm换热面积：F中＝800m26.水冷器：型式：套管式卧式7台换热管规格：φ68×13mm长度：L＝~9000 mm换热管列数：56换热面积：F中＝7×186m27.系统油分离器：公称直径：Φ1400mm型式：重力分离和过滤分离式净空高度：H＝~6200mm8.氨分离器：公称直径：Φ1400mm型式：重力分离和过滤分离式净空高度：H＝~5700mm9.新鲜气氨冷公称直径：Φ1600 mm型式：立式高度：H＝~7838mm换热管规格：φ24×6 mm冷管根数：497根换热面积：F中=120 m210.新鲜气油分公称直径：Φ800型式：立式高度：H＝~6200mm分离空间：V＝~3.2m311.循环机：打气量：往复式10m3/min 4台12．特殊管道：主要技术规格要求1）合成塔二次出口管线～345℃，考虑在该温度下抗H2脆抗腐蚀，故采用10MoWVNb材质的管。
2）废锅出口至气—气换热器热气进口～230℃，采用15CrMo材质的钢管。
3）合成塔二进管、塔副线管f0及冷激管f1、f2操作温度～180℃建议采用15CrMo材质的钢管、其余工艺气管线采用20G材质的钢管。
4）配管按国家“H标准”及企业标准ZH100—96进行设计。
说明：对废锅进出口管及相关联的管线设计时必须做热应力计算。
5）另在氨冷器气体进口配管时考虑检修人孔应加短接。
八、平面布置说明1.进出介区内气、氨、汽、软水、供电由原Φ1600甲醇塔合成框架靠甲醇循环机厂房侧的宽3.6m管支架进入系统，且新系统管廊保持与物料进出新系统的原管架在同一条直线。
2.新建Φ1800合成系统和Φ1400高压醇烷化系统在占地45×43m2 其间要布置系统静止设备，循环机厂房。
3.各设备、合成框架、厂房布置等位置尺寸详见设备布置平面图。
九、土建说明界区内土建主要包括合成塔框架、设备基础、管架、循环机基础、等设计。
1．其中合成塔框架、热交和冷交布置区的辅助框架、设备基础、管架等设计采用钢筋混泥土结构，对合成塔框架设计时要考虑避雷装置。
2．工程地质状况详见“地质勘探报告”，其它相关尺寸详见平面布置图。
3.循环机厂房南侧与甲椁循环机厂房在同一条线上,循款机厂房宽12米,不砌墙。
十、电器说明1．循环机用电量：4×750KW 6000V合成塔电炉用电量：1700KW 380V照明及仪表用电量：100KW 220V检修用电量：100KW 220V 380V2．合成塔框架设置避雷装置、框架平台设置安全照明。
3. 循环机现场操作装置采用操作箱,配电由厂方统一考虑,设置在甲醇配电室内。
4. 电加热器变压器由厂方负责设计,其高压控制盘设置在甲醇操作室内。
5. 电缆敷设采用电缆桥架，另加局部埋地暗设。
十一、仪表说明1．合成塔床层温度控制：第一轴向床层进口温度由约180℃的塔副线f0加以调节，使其控制温度达到催化剂起始活性范围370～400℃，第二轴向层的反应温度由约180℃的冷激气f1加以控制，第三轴向层反应温度由约180℃的冷激气f2进行控制，第四径向层的反应温度由约35℃的冷激气f3加以控制，反应后气体经塔下部换热器，换热后出合成塔（二出）去废热锅炉。