均温型轴径向甲醇合成塔内件最新进展

曾建洪，范传馨，缪浓清，柴利芬，张 谨

衢州新前程塔器技术有限公司

一、 前言

我公司设计制造的均温型甲醇合成塔内件是甲醇合成的关键设备，该产品技术性能优良，全床层温差在5~15℃以内，比德国鲁奇等温型合成塔（温差＜30℃）的要求更先进，CO转化率高，操作方便，运行平稳，能有效延长催化剂寿命，具有显著的经济效益，被列为省级新产品计划，通过了省级新产品鉴定，被全国合成氨设计技术中心站列入重点推行项目之一。

随着改革开放的不断深入，国家推行节约能源，扩充新能源, 降低消耗，增加产能的一系列战略决策，对甲醇化工设备要求越来越高，塔径也越来越大，原塔也暴露出许多不足之处：1、在塔径不变的情况下，为了增加产能，塔自身高度加长，全轴向床层阻力增大，无法适应生产需要；2、Φ800塔以上（含Φ800）易造成气体偏流，平面温差加大；3、塔内螺旋板换热器阻力大，易压扁，操作困难；4、设备局部结构不合理，触媒筐冷胆和换热器不匹配等。为了攻克难关，公司经过不断努力，加快研发进展，有针对性地在工艺技术上取得了突破性的进展。

二、 主要创新突破点

1、全轴向改为轴径向结构

在塔径不变的情况下，为了增加产能，塔自身高度加长，势必造成床层加高，阻力增大，难以适应生产需要，市场竞争力下滑。经过不断的摸索，借鉴国内同行的经验，床层上部设置轴向，下部设置径向。依据甲醇的反应机理，确保反应完全的情况下，径向段结构在原鱼鳞筒式径向流分布器的基础上作了很大改进，使径向分布器从切线方向进出触媒层，最大限度减少触媒死角，气流分布通过不等孔径和孔数，以及鱼鳞板的再分布特性加以设定，因此使径向气流分布比较均匀，增加反应气体与触媒接触面积，减缓气体流速，增加触媒接触时间，提高了出口甲醇浓度，大大降低全塔阻力，同时多充填触媒，使出口CO含量更低，底部温度微升，反应更彻底，减少床层温差。轴向段与径向段的气流采用自然过渡，整塔触媒一次性装填倒卸，便利安装，升温还原彻底，触媒利用率更高。

2、Φ800（含Φ800）以上塔内部增设气体分布器，Φ800（含Φ800）以上塔由于内件本身的结构以及现场安装和装填触媒等原因，或多或少会引起气体偏流，造成平面温差（径向）加大，不利于升温还原和正常生产。基于上述原因，我公司生产的内件在冷胆上部专门设计一个气体分布器，使气体得到重新均匀分流，气体进冷管更均匀，从而确保反应气体分布的均匀程度和在触媒筐中均衡分布，避免了气体偏流，做到同平面温差≤5℃。从已使用情况看，效果明显，得到使用厂家的一致好评。

3、螺旋板结构采用自行设计的多通道、高强度、低阻力、不等厚度板的高效螺旋板换热器

目前，底部换热器基本上采用列管式换热器和螺旋板换热器结构。列管式换热器占据有效空间大，一旦结蜡易造成堵塞难以流通，久而久之影响正常生产。而我公司自行设计研发的螺旋板换热器，将原有的单一通道变为多通道，缩短了气流在螺旋板的距离，气流沿圆周多方向进入，反应效果好，阻力大幅度减少。依据螺旋板的受力情况采用了不等厚度的板，增加了螺旋板的强度，定距钉由原来的线接触改为面接触，确保了通道的高度，气体分布均匀，不易压扁。因螺旋板换热效果优于列管式换热器，占用空间小，内件床层有效面积增大，为增加产能创造了条件。

4、为了提高系统产能，自行研发设计了“一种生产粗醇的合成装置及其工艺”的特有技术。

由于热平衡受底部换热器的影响和牵制较大，因此生产强度较低，再则由于换热器安置在塔内，生产中缺乏温度调节手段，不利于提高生产强度和生产操作。本技术在相同装置和条件下，由于将内置换热器移至塔外后，装置的生产能力提高了50%以上，解决原工艺不能副产蒸汽的问题。经测算，每吨产品能副产低压蒸汽0.6吨以上，经济效益明显。另外，利用本装置还可以降低冷却器的制造成本，以及可在塔外换热器上设置调温副线，生产操作方便，控制温度容易。

三、 典型使用厂家

河南辉煌集团： 原先使用的Φ1200甲醇塔操作难度大，易超温，气体平面温差大，产能小。经多方考察，使用我公司生产的Φ1200轴径向甲醇合成塔内件，在其它装置不变的条件仅换台内件，阻力由原先1.2MPa现降至0.8MPa。在气量及气质条件不变的情况下，每天产能增加了20吨左右。操作方便，平面温差仅在3℃以内。

河北天成化工股份有限公司昌黎分公司： 于2008年5月经多方比较使用我公司Φ1000 均温型轴径向甲醇合成塔内件。经使用，轴径向温差小，整塔阻力低，生产能力强度增加，操作弹性大，被认为是比较理想的甲醇合成塔内件。

陕西宝鸡化肥厂： Φ1400甲醇塔已开车并一次成功，从升温还原到生产都达到设计要求。平面温差小于3℃，轴向温差小于10℃，进口CO 4.2%，出口低于0.5%以下。全塔阻力在0.6MPa以下。

四、 结束语

我公司经过几年的不断努力，生产的均温型甲醇合成塔荣获国家科技进步三等奖，原化工部科技进步二等奖，国家级新产品，原化工部科技进步奖励委员会重点推荐产品，其间，已获得国家发明专利9项，成为浙江省高新技术企业。通过了ISO09001质量体系认证，省级研发中心等称号。拥有全国500多台套的设计与制造业绩。公司是A1、A2级压力容器制造单位，具有健全的设备制造质量保证体系，有较先进的工装和检测设备，拥有一支素质好的职工队伍。