张泰山

(山西兴新安全技术服务有限公司，山西 太原 030024)

引 言

氨的最佳生产对发展中国家至关重要，因为这些国家的经济主要依赖于农业。几种含氮化合物，如尿素、硝酸、肥料、炸药、药物、聚合物和冷却剂可以用氨生产[1-2]。氨合成工段被认为是化肥厂的心脏，氨合成反应器是该工段的主要组成部分。尿素的最佳生产方式很大程度上取决于氨的有效生产方式，它是通过气体氮(从空气中收集)和氢气(从天然气中收集)之间的反应，按照Haber-Bosch工艺生产的。传统的氨产品反应过程包括合成气体的生产、将气体压缩到所需的压力和反应器中氨转化的合成回路[3]。

多床径向流转炉的设计是由Topsoe作为技术许可方首次引入的，与其他已知技术相比，该设计提高了每道转炉的转化率。Topsoe S-200型氨合成转炉是一种双床径向流转炉，催化剂床层有间接冷却功能。自1976年引进S-200型转炉以来，它比任何其他转炉设计在氨厂使用的都多，全球安装了130多个转炉[4-5]。

因此，本研究集中在氨的反应器部分的合成回路中，优化了床层长度，设计了压力容器和支撑测量，并根据实际化肥行业的数据评估了压力降。最后，将优化后的模型参数与实际工厂数据进行了比较。

1 反应器的设计方法

1.1 床层长度计算

对于已知的物料平衡数据，需要的催化剂床的数量和每个床的长度进行了优化，其中需要床层内部热交换器。

1.2 压力容器设计

在设计压力容器之前，需要考虑的参数包括安全系数、最大安全操作温度和压力、结构材料、腐蚀余量和最小设计温度(用于脆性断裂)。……