王付岭 朱俊 刘立国

摘要：根据山东华鲁恒升化工股份有限公司20万吨/ 年合成氨装置所使用的卧式氨分离器在设计、制造、安装和使用情况，介绍了卧式氨分离器的结构特性及在设计、制造、安装过程中应注意的几个问题和在使用后的运行情况。

关键词：卧式氨分离器;除沫器;分离装置;高压设备设计;制造

山东华鲁恒升化工股份有限公司20万吨/ 年合成氨装置中的氨分离器采用卧式结构，替代了原有合成氨项目中的立式分离器结构;是该公司独自设计并成功应用的新技术和新结构。

1、卧式氨分离器的工艺参数：

设备规格：直径DN1600，厚度124mm，长度L=7631mm;

操作/设计温度：T=-15/-20℃

操作/设计压力：P=≤22/22Mpa.G

介质（壳程）：H2、N2、NH3、Ar、CH4

2、卧式氨分离器的特点：

卧式氨分离器由高压封头、高压筒体、分布装置及除沫装置等零件组成，气体进入气体分布装置后，经过分布装置上的盖板进行第一次分离，分离后产生沉降进行第二次分离，后经过除沫装置，进行第三次分离，分离效果远远优于原有的立式按分离器的效果。

在氨合成系统中，由于受到氨合成反应化学平衡的限制，致使氨的单程转化率不高，为提高氨的全程转化率，需将大量的未反应气与氨分离后再与新鲜气混合循环反应。使反应过程中生成的氨连续不断的分离出去。但老式的立式氨分分离效率比较差，存在氨的循环存在，设备空间利用不足，造成浪费;而卧式分离器，物料经过3 次分离，大大增加气体的分离面积和分离流速，并存在物理分离及机械分离，使分离效率较高，分离效果较好。卧式分离器的特点为：

2.1  能量利用合理，分离面积增大，分离效果明显，分离效率较高;

2.2  结构简单，设备制作简单，保证设备质量;

2.3  内件的装填与卸出都很方便，可节约停车时间，内件清洗后可重复利用，节约运行成本;

2.4  分离过程中有物理分离、机械分离，分离过程合理;

2.5  设备安装方便，减少施工过程中的危险因素，减少安装成本;

2.6  因为分离效果明显，即使单系列大型化后，分离器直径也不至于过大;

2.7  运转周期长，内件材质选用不锈钢，使用寿命增长。

2.8  设备结构合理，充分利用内部空间，设备一次性投资大大减少。

3、分离器设计应注意的问题：

3.1  分离器至少包括气体分布段和除沫段;考虑到气液混合物的沉降作用，所以说最好将除沫段安置在设备筒体的上端，为尽量增大分布面积，所以应尽量增加分布段的长度，在设备允许的情况下，使分布装置的在设备内部全程分布。为了增大除沫分离段的作用，尽量增加除沫段的面积和过流流程。。

3.2  进出口的设置：为使分离效果更明显，应使进出口在距离上达到最长，增加分离流程，同时考虑设备制作情况，并避免集液、集气，并在容器最低端设置排液口，设备液位计，及时排静;设计进口管上的气孔时，应注意向上分布且使流通面积满足流通要求，并在折流板下，使物料在折流板处进行初次分离，增加分离效率。

3.3  人孔的设置。人孔的作用是在设备制造、检修过程中用于分布段和分离段的安装和检修。其设置位置应以方便安装和制造为主要原则。人孔一般设置在壳体上，但考虑到设备制作，将人孔设置在球封上更为合理，且方便人进出和检修。

3.4  设计中应考虑如何增加分离流程。可在分布装置上增加折流板，增加物料在分离过程中的分离流程，并使气液进行部分分离，减少后续分离负荷并防止气体直接冲击除沫段，除沫段的过滤丝网是防止气体的颗粒杂质进入下续工段，都是为了提高分离器的效率。

3.5  由于分离器在运行过程中压力较高，并存在低温状态;为防止由于低温应力作用造成分离器设备本体的破坏，在设计过程中应重点考虑这一因素。在本设计中采用选用相匹配的材料解决了低温应力的问题。即壳体材料选用低温钢层板结构，法兰连接采用适合高压运行的透镜垫连接。

4、分离器设备制造过程中应注意的问题：

4.1  该设备结构简单，制作相对老式分离器容易，一般的设备制造厂均能实现，但再制作过程中应考虑设备的热处理顺序及无损检测的部位。

4.2  由于设备直径较小，应考虑设备内件应在设备制造厂组装完毕，且在设备本体上进行预组装，检查无误后方可发运到设备安装现场进行组对安装，否则容易出现接管位置错误的现象，现场无法安装。所有焊接接头焊接完毕，进行无损检测，合格后进行消除应力热处理，最后所有焊接接头进行表面无损检测，确保没有焊接缺陷的存在。

4.3  嚴格控制热处理顺序。分离器无法进行整体热处理，只能根据制造工艺进行部件热处理，将内筒和球封组件分别进行热处理，针对局部热处理严格控制措施和工艺纪律，确保热处理质量。

该分离器及其合成氨装置一次开车成功，已经连续运行至今，运行情况良好，分离效果远远好于老系统立式分离器，达到设计预期生产目标。

参考文献：

[1]傅家新氨分离器的设计计算问题解析《小氮肥设计技术》2006年第1 期.