宜化实习报告caixiang

1、实习报告 实习目的 通过生产实习培养我们提出问题、分析问题和解决问题的能力、使所学的理论 知识与实践操作相结合，为我们进行毕业设计打下扎实基础；通过参观工厂生 产设备，了解各种设备的性能、特点、要求及一些细节问题；通过在生产现场 中所了解到的知识将课本上的理论知识加以验证、深化、巩固和充实；锻炼动 手能力，提高实践能力；了解基本的工艺流程，并与目前较流行的先进工艺进 行对比，找出其优缺点；拓宽我们的知识面，增加对本专业的感性认识，并把 所学知识条理化系统化，学到从书本学不到的专业知识，使我们在实践中得到 提高和锻炼；大致了解自己未来所要从事的工作与所需要的知识与能力，了解 一下工作人员的具体职

2、能，便于以后就业和努力方向；在不断学习的过程中加 强自己的综合能力，比如社交能力等。平时我们主要注重课堂知识的学习，忽略了实际生产过程中会出现的问题。 特别是压力容器制造和安装这个方面，很多是需要实际的动手能力和积极的思 考，实习是一门非常重要的实践性课程，是将理论知识同生产实践相结合的有 效途径。作为过程装备与控制工程专业的学生，通过此次实习，使我们学习和 了解了压力容器从原材料到成品生产的全过程以及生产组织管理等过程。培养 和树立理论联系实际的工作作风，在生产实践中将科学的理论加以检验，巩固 和充实。通过实习，拓展了我的知识面，增强了我对本专业的感性认识，使所 学知识条理化。系统化，学到从

3、课本中学不到的专业知识，激发我向实践学习 的积极探索性，为今后的学习和将来从事的技术工作打下坚实的基础。通过生产实习培养我们提出问题、分析问题和解决问题的能力、使所学的理论 知识与实践操作相结合，为我们进行毕业设计打下扎实基础；通过参观工厂生 产设备，了解各种设备的性能、特点、要求及一些细节问题；通过在生产现场 中所了解到的知识将课本上的理论知识加以验证、深化、巩固和充实；锻炼动 手能力，提高实践能力；了解基本的工艺流程，并与目前较流行的先进工艺进 行对比，找出其优缺点；拓宽我们的知识面，增加对本专业的感性认识，并把 所学知识条理化系统化，学到从书本学不到的专业知识，使我们在实践中得到 提高和

4、锻炼；大致了解自己未来所要从事的工作与所需要的知识与能力，了解 一下工作人员的具体职能，便于以后就业和努力方向。2.2压力容器制造基础知识压力容器由于操作条件苛刻（高温、高压、介质易燃、易爆、剧毒等），一 旦发生事故，将会带来灾难性后果，而压力容器产品的安全使用不但取决于合 理的设计和正确的使用管理，更主要的是保证制造质量的优良。国家法规、标准体系对压力容器制造提出了相应的要求。2.2.1、压力容器的类型压力容器的定义是指压力和容积达到一定的数值，容器所处的工作温度使其内部介质呈气 态的密闭容器。按固容规的规定，同时具备下列条件的容器称为压力容工作压力大于等于0.1MPa（不含液柱静压力）；工

5、作压力与容积的乘积2.5MPaL；介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。 压力容器的分类按工艺用途分类反应容器（R）、换热容器（E）、分离（传质）容器（S）、储存容器（C） 按承压方式分类内压容器、外压容器按强度计算的理论基础分类薄壁容器（无力矩理论）、厚壁容器（弹性应力分析、拉美公式）按设计压力高低分类低压容器 0.1 MPa pv 1.6 MPa。中压容器 1.6 MPa pv 10.0 MPa。高压容器 10.0 MPa 100 MPcb按容器的工作温度分类低温容器设计温度w -20 C。常温容器 设计温度-20200 Eo中温容器 设计温度-200450E。高温容器

6、设计温度-450 E按固容规分类分I类、U类、川类原则：失效的概率、失效后的危害性考虑因素：P、V介质组别特点：简单、唯一、与国际接轨 其他分类方法按照容器的相对壁厚分薄壁容器、厚壁容器，按照容器安装时的相对位置分立式容器、卧式容器按照容器的几何形状分圆筒形容器、球形容器、锥形容器椭圆形容器、矩形容器2.2.2、压力容器规范介绍中国主要的压力容器标准和管理规范固定式压力容器安全技术监察规程 该规范是压力容器安全管理的一个技术法规，同时也是政府对压力容器实 施技术监督和管理的依据GB150 1998钢制压力容器GB150 1998是中国压力容器方面一部最重要的国家标准，该标准规定了钢 制压力容器

7、在设计、制造、检验与验收方面的要求。GB151 1999管壳式换热器GB151 1999是管壳式换热器的国家标准，是管壳式换热器设计、制造、检 验与验收、安装、试车和维护的基本依据。JB4710 2005钢制塔式容器JB4710 2005是压力容器方面的行业标准，是塔式容器设计、制造、检验 与验收的直接依据。JB4731 2005钢制卧式容器卧容器设计、制造、检验与验收的直接依据1、划线与号料划线一一将设备零件的空间几何形体，展开成平面图形并画在钢材上的 工序。常分为展图和号料两部分。划线工序的重要性：划线直接决定零件成型后的尺寸和几何形状，并影响 到后面的组对和焊接工序。划线对节约原材料也有

8、重要意义。重要概念：中性尺寸板材弯曲时尺寸不变的称中性尺寸或中性层尺寸， 即平均厚度上的尺寸。一般按中性层尺寸展图，对曲线曲面和厚板要修正。号料一一把展开图配置在钢板上的过程。划线要准确，Eg.筒体对角线误留出必要的余量通常总余量包括切割余量和边 缘加工余量。合理排料节约用料，充分利用边角料，最大限度提高钢材利用率达。合理配置焊缝保证焊缝分布和间隔较合理，符合规范要求。尽量避免十字焊 缝和出现焊缝上开孔等现象。打标号号料完成后，为指导切割、成型、组焊等后续工序的进行，在钢板的 图形轮廓上打样冲眼，并用油漆标注出指示性符号、标记，及产品工号等，以 保证各加工尺寸清晰，有利于加强管理。2切割2.1

9、机械切割1. 剪切将剪刀压入工件中使剪切应力超过材料抗剪强度而达到剪断的目的。特点：生产效率高，切口精度高，适用范围广。但切口附近23mn内的金属有明显的硬化现象，对于重要设备，应把硬化区加工掉。2. 锯切锯切属于切削加工，设备制造中主要用来切割管材、棒料等（常用砂轮切割 机）。2.2热切割1氧气切割氧气切割是应用最广的切割方法之一。其设备简单，使用灵活，可以切割各 种形状的零件，切割厚度范围大，可由很薄板材到厚度大于100mm勺板材，适应于切割含碳量0.7%勺碳素钢和低合金钢。2等离子切害U等离子体物质达到一定高温后，会全部离解成等离子体。等离子切割利用高温、高速的等离子弧，将工件局部熔化，

10、并借等离子焰流和气体的高速冲刷力将熔渣吹掉，形成割缝来切割的方法。等离子体的产生将60008000K的电弧，通过喷嘴被压缩、收细，电流密度增加，使热量更集中，温度显著升高，最终导致全部电离成等离子体。 3电弧气刨电弧气刨又称碳弧气刨，是用碳棒作为电极产生电弧，将金属局部熔化，同时用压缩空气流把熔化的金属吹走，从而达到切割目的的方法。电弧温度高 不受金属种类限制，作为切割，由于生产率低，切割精度差，仅用于切割薄不 锈钢。目前仅用于挑焊根，开坡口等。碳弧气刨的主要设备是气刨枪、碳棒、压缩空气和电源设备等。碳棒电极是 包铜皮的的实心碳棒，要求耐高温，烧损少，导电性好，强度较高。电流对加 工精度影响大

11、，其大小与碳棒直径有关，电流大则加工深且宽，速度高，表面 光滑。压缩空气压力一般为 0.40.6MPa。223、成型223.1筒体的弯曲筒体的弯曲主要采用卷板机滚弯方式。2.2.3.2锥形封头的弯曲特点：曲率半径从小端到大端逐渐变大。展开图是一扇形面。困难：辊筒表面线速度从小端到大端逐渐变大，且能够满足不同锥角、直径的锥体 的速度变化要求。卷板机的上下辊间距应与其大端到小端曲率半径的变化相适 应。利用卷板机卷制锥形封头的常用方法：1 ）上辊轴倾斜法：一端下压量增加。2 ）小端摩擦减速法：与上辊轴向对称安装一对辅助滚轮，3 ）旋转送料法：在坯料的大小头加导向轮，使辊压线基本与素线吻合。4 ）分区

12、卷制法：在扇形面上划射线，以跨区的移动来近似的调速。2.2.3.3管子的弯曲弯管方法分类有模弯管、无模弯管滚弯：卷板机或滚弯装置2.2.3.4封头的成形封头的成形分整体和分瓣成形两种。整体成形有冲压、旋压、爆炸三种。整 体冲压成形是目前应用最广的方法。冲压中的常见缺陷壁厚减薄、拉裂：加热氧化、过热、拉应力过大。折皱：Da过大、压边力不够、r过大、模具间隙过大等。鼓包：加热、润滑不均；模具间隙不均、表面有杂物等。边缘加工作用：1）去除多余金属；2 ）加工适当形状的坡口；3 ）去除切割边缘缺陷；4 ）去除焊口杂质等主要设备：1 ）加工平板直边坡口：龙门刨床、龙门铣床、刨边机；2 ）圆形工件坡口：车

13、床、立车等；3 ）气割坡口结合下料进行；4 ）不规则坡口（如相贯线上坡口等）：弹簧气刨。2.2.4、组对装配组对一一用焊接等不可拆连接进行拼装的工序称为组对，组对完后进行焊 接以达到密封和强度方面的要求。装配一一凡用螺栓等可拆连接进行拼装的工序称为装配，装配完后设备就 可以试验、使用。224.1组对中的焊接接头容器主要受压部分的焊接接头分为 A B CD四类2.2.4.2坡口与组对间隙焊接部位应开坡口，两母材对接处应留有间隙。间隙有以下的作用：1. 保证焊接熔深当坡口形状确定后，焊条末端到焊口底部的距离取决于间隙大小2. 补偿焊缝收缩调节间隙是补偿焊缝收缩的辅助措施。多层包扎式高压容器的层板组

14、对时，加大间隙提高焊缝横向收缩量以促进层间贴紧是间隙的一个特殊用途。3. 调整焊缝化学成分坡口型式和间隙一起能调节焊缝中母材金属所占比例， 整焊缝成分有作用。4. 电渣焊和气体保护电弧窄间隙焊时，间隙是重要的焊接参数。2.2.4.3 组对精度圆筒与壳体的组对精度，应遵循 GB150- 1998钢制压力容器， 主要内容包括：1 ）错边量；2 ）棱角度；3）不等厚元件组对要求；4 ）直线度；5 ）相邻焊缝间距；6 ）法兰面垂直度及其螺栓孔位置；7）底座及其螺栓孔位置；8）内件焊缝边缘位置；9 ）对被覆盖焊缝的组对要求；10 ）内压容器的圆度。2.2.4.4组对方法及工具组对重点是解决形状、尺寸、位

15、置，故测量是必不可少的。由于设备精度要 求不高，误差以毫米为单位，测量长度、角度（包括方位）以及形状多用直 尺、卷尺及细绳（包括钢丝）等简单量具。换热器组对过程 主要工序过程1. 竖一管板；2. 固接拉杆；3. 穿定距管.折流板；4. 固定定距管.折流板；5. 穿入换热管；6. 套入筒体；7. 对装另一管板；注意事项管板：两块组合钻孔折流板：组合钻孔并做好标记筒体：一般先开孔水压试验：放净空气、试验过程清理和清洗：内、外部，特别是内部225、焊接1焊工要求（1）必须持有锅炉压力容器安全监察部门颁发的相应类别焊工合格证。（2）在规定部位打上焊工钢印。对于有防腐要求的不锈钢和复合钢板制压力容 器，

16、不得在防腐面采用硬印作为焊工的识别标记。2焊材保管贮存库应保持干燥，相对湿度不得大于 60%3施焊环境4焊前预热5焊接工艺6焊缝表面的形状尺寸及外观要求2.2.6、检验化工设备制造质量的检验应有独立部门专人检验。化工设备制造质量检验的分三个阶段：原材料验收、中间工序检验和总检验。化工设备制造质量检验的数量：抽检一一一般按百分比表示，如按焊缝的长度或按个数、条数计算等。总检一一百分之百检验。1压力容器的无损检测1 ）、壳体、封头及主要受压元件的焊接接头，在形状尺寸和外观检查合格后，再进行无损探伤检查。（射线、超声、渗透、磁粉）2 ）、射线或超声波探伤，发现不允许的缺陷，应补焊并重新检查，直至合

17、格；3 ）、局部探伤焊缝的复查，应在缺陷两侧延长探伤长度，延长长度为该焊 缝的10%且不小于250mm若仍有缺陷则应进行100%佥查；磁粉、渗透检查， 发现缺陷，应修磨或补焊，并用原法检查，直至合格。2射线探伤射线探伤属透射探伤法。射线经过工件会产生衰减，而当遇到缺陷时，衰减 量就不同，因而引起底片感光程度的不同，根据底片感光程度即可判断缺陷的 情况。3超声波探伤超声波是机械波的一种，产生机械波须有作机械波的波源，还要有能传播机 械波的弹性介质。振动是产生波的根源，波动是振动状态的传播过程，也是振 动能量的传播过程。但这种能量的传播不是靠物质的迁移来实现的，而是靠相 邻质点的弹性的位移连续变化

18、来逐渐传递出去的。超声波探伤属反射探伤法。 用于探伤的超声波频率为0.510MHz短波。由于超声波方向性好，能量高，穿透能量强，能在界面上产生反射、折射和 波型转换，故根据反射波的强弱和传播的时间来判定缺陷的大小和位置。 4表面缺陷的检测磁粉检测原理使工件磁化并接近饱和，磁力线会在缺陷处逸出工件表面而形成漏磁， 漏磁会吸住磁粉，滞留磁粉的状况即为缺陷的表征。1、荧光探伤：1 ）净化工件表面；2 ）涂荧光渗透液（荧光粉加煤油85唏口航空油15%）;3 ）过一定时间，擦干粉液；4 ）喷涂显像剂（氧化镁或碳酸镁粉加挥发性溶剂）；5 ）在紫外线下照射，观察分析缺陷。2、着色探伤：1 ）上色液（染料加煤

19、油或松节油、苯等）；2 ） 1530分钟后清洗色液；3 ）喷显像剂 （氧化锌加有机溶济和稀释剂）观察判别缺陷。2.3合成氨工艺与设备2.3.1氨的简介2.3.1.1 用途 制造氮肥和复合肥料（化肥加工）：占 8090%主要品种有尿素、碳 铵、硝酸铵、硫酸铵、氯化铵等氮肥，以及磷酸一铵、磷酸二铵和 NPK复合肥 等含氮复合肥。 作为工业原料和氨化饲料：用量约占世界产量的10%。各种含氮的无机盐及有机中间体、磺胺药、聚氨酯、聚酰胺纤维和丁腈橡胶等都需直接以氨 为原料生产。其他如纯碱、硝酸、甲铵、冶金、医药、石油加工等； 液氨作为制冷剂在冷冻行业也得到广泛应用。2.3.1.2 生产过程合成氨生产的三

20、个过程： 原料气的制造（制气），包括原料工段和造气工段； 原料气的净化，包括脱硫、变换、变脱、脱碳、精炼等工段； 气体的压缩和合成，主要是压缩和合成工段。2.3.1.3 生产原料 合成氨生产的原料：氮气来自空气，氢气来自原料气制取，原料有固体（煤、焦炭等）、液体 （石脑油、重质油等）和气体（天然气、焦炉气等）三种。小氮肥一般以煤为 原料。2.3.2工段工艺2.3.2.1 造气工段岗位任务：就是将空气和水蒸汽通入固定层煤气发生炉中，在高温下将固体燃料进行气化制得合格的半水煤气。主要设备：煤气发生炉、旋风除尘器、显热回收器、洗气塔、蒸汽缓冲罐、夹 套汽包、空气鼓风机、煤气气柜等。工艺原理：在固体燃

21、料气化过程中，分别通入空气和水蒸汽制得空气煤气和 水煤气,并成为具有一定比例的混合气体。这种混合气体称之为半水煤气，它是 生产合成氨的基本原料气。流程简述：向煤气发生炉内交替通入空气和蒸汽，与炉内灼热的炭进行气化 反应，吹风阶段生成的吹风气根据要求送三气岗位回收热量或直接由烟囱放 空，并根据需要回收一少部分入气柜，用以调节循环氢，煤气炉出来的煤气经 显热回收、洗气塔冷却和除尘后，在气柜中混合，然后去脱硫。2.322 脱硫工段不论是以固体原料，还是以天然气、重油为原料制备的氢氮原料气中，都含 有一定成分的硫化物。煤气化半水煤气中硫化物主要是H2S（90% ,其次是CS2,C0S,RS等有机硫。其

22、含量取决于原料的含硫量及其加工方法，以煤为原 料时，所得原料气中H2S含量一般为13g/m3,有的高达815g/m3。硫的危害：硫化物对合成氨生产有着严重的危害，它对设备和管道有腐蚀作 用，可使变换、甲醇及合成系统的催化剂中毒，还可使铜洗系统的低价铜生成 硫化亚铜沉淀，使操作恶化，增加铜耗。对产品质量产生影响（硫脲-红尿素；FeS-黑碳铵；黑重碱）脱硫方法的分类：按脱硫剂的状态可分为干法和湿法两种。干法是用固体脱硫剂（如氧化铁、活性炭、分子筛等）将气体中的硫化物吸收 除掉；湿法用碱性物质或氧化剂的水溶液即液体脱硫剂 （如氨水法、碳酸盐法、乙醇 胺法、腐酸二磺酸钠法及砷碱法等）吸收气体中的硫化物

23、。2.3.2.3 压缩工段压缩机的岗位任务： 氨的合成：因为在合成氨生产中，原料气的净化及氨的合成都是在一定压 力下进行的，为此要用压缩机提高压力、输送气体。通过压缩机将脱硫来的半 水煤气逐步压缩到各工段要求压力，并畅通送到各工段最后合成氨。 尿素的合成：将脱碳或变压吸附送来的二氧化碳气体经分离器除去水后， 经压缩机一，二级压缩提压后送脱硫槽除去硫化氢，再经三、四、五级压缩提 压送至尿素岗位作为生产尿素的主要原料气。2.3.2.4 变换工段变换岗位任务将来自压缩的加压半水煤气，在一定的温度和压力条件下借助变换催化剂的 催化作用，使半水煤气中CO与水蒸气发生反应，转化为 C02和H2其目的是 通

24、过转化半水煤气中的CO获得合成氨生产所需要的原料H2和尿素（或纯碱） 生产所需的原料C02并且合理回收系统中的热量。变换催化剂简介： 中变催化剂：1）催化剂型号：中变催化剂主要型号有 B107、B109 B112、B113 B116 B117 等。2）催化剂组成：中变催化剂含 Fe2O38O-9O% Cr2O37-11% 并有少量的K2O MgO和 AI2O3等成分。Fe2O3被还原形成的具有尖晶石结构的 Fe3O4是催化剂的活性组分。催化剂还原：3Fe2O3+H2=2Fe3O4 +H2O+9.6kJ 3Fe2O3+CO=2Fe3O4 +CO2+5O.8kJ催化剂还原过程为放热反应，为避免温度

25、剧升，要严格控制还原气体量，保 护催化剂。3 ）活性温度：在活性温度范围内进行操作。不同型号的中变催化剂，反应 起始温度为320-380 C，热点温度为450-500 C4 ）催化剂中毒与老化：催化剂中毒是指催化剂因与杂质发生作用而导致活 性下降的现象。变换过程中原料气中的硫化物是引起催化剂中毒的主要原因。Fe3O4+3H2S+H23FeS+4H2O+Q C变换将大部分有机硫转化为 H2S使催化剂 受H2S影响。该反应可逆，降低原料气 H2S含量，增加水蒸气用量，可恢复催 化剂活性。原料气中灰尘及水蒸气中无机盐等，能造成催化剂永久性中毒。 催化剂衰老是指催化剂长时间使用后活性逐渐下降的现象。催

26、化剂氧化：4Fe3O4+O2=6Fe2O3+466kJ舌性组分Fe3O4在50-60 C以上不稳定，易被氧化剧烈放热，导致飞温，损坏催化剂。因此要严格控制原料气O2含量在0.5%以下。低变催化剂：低温变换是指操作温度比中温变换低的变换工艺。操作温度多 在180-300 C左右。低温变换催化剂有 Cu-Zn系低温变换催化剂和Co-Mo系宽 温变换催化剂两种。Cu-Zn系低温变换催化剂180C即有很高活性，但其耐硫 差，对原料气硫含量要求苛刻。Co-Mo系宽温变换催化剂低温活性好，抗硫性能好。Co-Mo系宽温耐硫低变催化剂1 ）催化剂种类：常用有B301、B303等2 ）催化剂组成：CoO MoO

27、 K2O3 AI2O3是其主要成分，催化剂经过硫化活 化后形成的CoS MoS2是催化剂的活性组分。3 ）催化剂硫化：由于未经硫化的催化剂不具备催化活性，因此在生产前用加 CS2的半水煤气对催化剂进行硫化，使其具备催化活性。CS2+4H2=2H2S +CH4+240.6kJMoO3+2H2S+H2=MoS2 +3H2O+48.1kJ CoO+H2S=CoS +H2O+13.4kJ硫化反应为放热反应，为避免超温，气体中硫化物浓度不宜过高。硫化时CS2用量一般按1m3催化剂150kg准备。4 ）催化剂反硫化：Co-Mo系催化剂反硫化主要是指 MoS2的放硫现象。MoS2+2H2O=MoO2+2H2

28、敬硫现象会生成不具备催化活性的 MoO2降低催化 剂催化活性。为防止反硫化，进低变的反应气体中H2S不能过低，H2S含量有一个最低值。从化学平衡来看，汽气比越低，最低H2S含量越低，催化剂越不易反硫化。5）催化剂中毒：半水煤气中的 O2会使Co-Mo系催化剂缓慢发生硫 酸盐化反应，使CoS MoS2中 S2-氧化成SO42-,导致催化剂活性降低。因此， 低变耐硫催化剂前要设置一层保护剂和除氧剂（抗毒剂），避免O2等杂质进入低变催化剂使催化剂活性降低。半水煤气中油污在高温下碳化，沉积在催化剂 颗粒中也会降低催化剂活性。水会溶解催化剂中活性组分钾盐，使催化剂永久 失活。其他杂质进入低变催化剂也会使

29、催化剂失活。中低低主要设备：中温变换炉、低温变换炉、饱和热水塔、煤气换热器、热 水加热器、中低变电炉、软水加热器、变换气冷却器、焦炭过滤器等。2.3.2.5 脱碳工段煤经气化制得的半水煤气，经脱硫、变换后含有一定量（2330%）的CO2，半水煤气在进入合成工序前必须将 CO2清除干净，因为CO2易使合成氨催化剂 中毒。同时CO2是制造尿素、碳酸氢铵和纯碱的重要原料。因此在整个合成氨 中必有一个脱碳工序。岗位任务：将变换气中的CO2脱除掉，制得合格的净化气，并将脱除下来的 CO2提纯回收用于后续产品（尿素、碳铵、纯碱等）生产。脱碳主要方法：1、 化学法： 变换气中C02直接参与反应并生成其他盐，

30、达到除 C02的目的。女口碳化：CO2+NH3H2O=NH4HCO32、物理吸附法：碳酸丙烯酯法、NHD（聚乙二醇二甲醚）法、低温甲醇洗涤法、变压吸附脱碳法、改良热钾碱法等。利用溶剂或吸附剂在一定压力下对不 同组分的选择性吸收（溶解度的较大差异）来达到脱除C02的目的。3、变压吸附脱碳法：变压吸附的基本原理：吸附剂对吸附介质在不同分压下有不同吸附容量，并 且在一定的吸附压力下，对被分离的气体混合物的各组分又有选择吸附的特 性。加压吸附除去原料气的杂质组分，减压（抽真空）脱除这些杂质，从而使 吸附剂获得再生。因此，采用多个吸附床，循环地变动所组合的各吸附床压 力，就可以达到连续分离气体混合物的目

31、的。a 、变压吸附脱碳优点：产品气纯度高；工艺简单，无需复杂的预处理系 统；运行费用非常低、能耗低、吸附剂消耗也非常小（吸附剂设计使用年限15年）；采用计算机自动控制，其自动化程度较高，开停车及正常操作较方便 简单。b 、变压吸附脱碳常用吸附剂为：硅胶（脱二氧化碳）、活性氧化铝（脱 水）和活性炭（脱二氧化碳、脱甲烷、脱硫）。c 、变压吸附工作基本步骤：加压下吸附；减压或抽真空解吸；再升 压吸附。工艺流程简述：来自变换岗位的变换气（含C02 2628%温度W40 C）经气水分离器分离掉机械水后，进入提纯吸附塔，将变换气中的CO2水、硫等吸附下来，未被吸附的 H2、N2以及残存的CO2进入净化吸附

32、塔，再 次吸附，将CO2降到0.5%以下，一同与未被吸附的H2、N2送后工序使用。提 纯装置待吸附饱和后，再经过四次均压，用 96洽上的CO2置换吸附，将其他 杂质置换出来。然后通过抽真空将吸附的水、硫及CO2解析出来，进入CO2气柜，再通过罗茨机加压后送入 CO2压缩机一段入口，净化装置待吸附饱和后经 四次均压逆放，通过抽真空使吸附剂获得再生。232.6 粗甲醇工段联醇生产简介：甲醇合成装置串联在合成氨生产装置之中，用合成氨原料 气CO CO2 H2合成甲醇，同时达到减轻精炼负荷的目的。作用：合成氨副产 甲醇；净化进精炼系统的原料气，减轻精炼负荷及消耗。甲醇岗位任务：将压缩机五段来的含有 C

33、O H2和少量CO2的混合气体经油分后 送入合成塔，在一定的温度、压力和铜基触媒的作用下，CO CO2和 H2合成为粗甲醇，经冷却分离，将粗甲醇送入甲醇槽，回收弛放气，粗甲醇送有机精加 工，分离后，部分含H2、N2少量CO气体部分循环使用，大部分送精炼工段 净化。生产原理：主反应方程式： CO+2H2=CH3OH+Q CO2+3H2= CH3OH+H2O+Q 副反应方程式：2CO+4H2=CH3OCH3+H2O+Q CO+3H2=CH4+H2O+Q CO+4H2=C2H5OH+H2O+Q2.3.2.7 精炼工段经过脱硫、变换和脱碳后的原料气仍然含有少量CO CO2 O2及H2S等有害气体，为了

34、防止它们对氨合成催化剂的毒害，我们需要对气体进一步净化一 精炼。中小氮肥绝大多数采用铜氨液吸收法来精制原料气。甲烷化和双甲工艺 现在被推广。岗位任务：在高压、低温的条件下，用醋酸铜氨液(以下简称铜液)吸收 来自变压吸附岗位原料气中CO C02 02及H2S等有害气体，制得合格的精炼 气体(C0+C325ppm送合成岗位合成氨，吸收后的铜液经减压、加热，使其 再生后恢复原有吸收能力，循环使用，解析出来的再生气及带出来的气氨均回 收利用。精炼铜洗原理高压低温洗涤吸收：(1) 铜氨液吸收CO是在游离氨存在下，依靠低价铜离子进行的：Cu(NH3)2Ac+CO( 液相)+NH3= Cu(NH3)3Ac

35、CO+Q(2) 吸收CO2是依靠铜氨液中的游离氨，反应如下：2NH3+CO2+H2O =(NH4)2CO3+Q生成的(NH4)2CO3会继续吸收CO2而生成NH4HCO3(NH4)2CO3+CO2+H2O=2NH4HCO3+Q(3) 铜氨液吸收O2的反应是依靠低价铜进行的，其反应方程式如下4Cu(NH3)2Ac+8NH3+4HAc+O2=4Cu(NH3)4Ac2+2H2O+Q(4) 铜氨液吸收硫化氢的反应主要是依靠其中的氢氧化铵，其反应方程式如 下2NH4OH+H2S (NH4)2S+2H2O+Q2Cu(NH3)2Ac+H2S= Cu2S J +2NH4Ac+(NH4)2S低压加热解吸再生：(

36、1)吸收了 CO CO2 H2S O2等有害物质的铜液，通过再生解吸后循环使 用：-CO= Cu(NH3)2Ac+CO+NH3T -Q T +CO0 +H2O-QT +H2ST -QCu(NH3)3AcNH4HCO3=NH3(NH4)2S=2NH3(2) 还原高价铜以维持铜液铜比2Cu(NH3)2+CO+H2O=2Cu+CO2 T +2NH3 T +2NH4+-Q Cu+Cu2+=2Cu+-Q2Cu2+CO+H2O=2Cu+CO2 T +H2T -Q主要设备：铜洗塔、再生器、铜分、油分、化铜桶、氨冷器、卧冷、还原加热2.328 合成工段岗位任务：将经过精制合格的氢、氮气在高温、高压条件下，借助

37、于催化剂 的作用合成为氨，经冷凝分离得到液氨。反应原理：氢和氮在460C、31.4MPa H2/N22.22.8和铁系催化剂存在 下发生如下化学合成反应：3H2+N2 2NH3+92.44kJ/mol合成氨反应步骤如下：1)气体反应物扩散到催化剂外表面；2)反应物进一步 扩散到催化剂毛细孔内表面；3)气体被催化剂内表面的活性吸附；4)反应气 体在催化剂的表面进行反应，形成吸附态的氨； 5)生成的氨从催化剂内表面上 脱吸；6)脱吸的氨从毛细孔内表面向催化剂外表面扩散； 7)产物氨从催化剂 外表面扩散至气相主体。2.3.2.9 尿素工段合成尿素原理与方法：原理：由液氨与二氧化碳气体直接在一定的温度

38、和压力下合成尿素，总反应式 为：2NH3（液）+C02（气）CO（NH2）2（液）+H20（液）+Q合成尿素分两步进行：第一步由氨与二氧化碳生成中间产物甲铵，其反应式为：2NH3（液）+C02（气）NH2C00NH液） +100kJ/mol第二步由甲铵脱水生成尿素，其反应式为：（合成尿素过程中的控制反应）NH2C00NH4（液）C0（NH2）2（液）+H20（液 ）-27.5kJ/mol合成尿素工业化生产方法：水溶液全循环法、二氧化碳气提法、氨气提法等2.4管壳式换热器结构设计 2.4.1 管壳式换热器的分类与特点管壳式换热器又称为列管式换热器，是最典型的间壁式换热器，历史悠久， 占据主导作用

39、。主要由壳体、管束、管板、折流板和封头等组成。一种流体在 管内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。管束 的壁面即为传热面。优点：（1） 结构坚固，弹性大，可靠性高，使用范围广，使用经验丰富一仍占主导 地位。（2）单位体积设备所能提供的传热面积大，传热效果好，可选用的结构材料范 围宽广，操作弹性大，大型装置中普遍采用。43231116511111111III图7.6管壳式换热器1-管子2-封头3-壳体242换热器技术特性参数-GB150适用范围、直径、设计条件2.4.2.1 GB151 的适用范围DNC 2600mmPNK 35 Mpa；p (Mpa X D (mm)W

40、1.75 X 104;242.2 公称直径公称直径DN指标准化以后的标准直径，以 DN表示，单位mm例如内径 1200mm勺容器的公称直径标记为 DN12002.423设计条件(工艺参数)24231设计压力工作压力PW:在正常的工作情况下，换热器管、壳程顶部可能达到的最高压力。 由于最大工作压力是顶部的压力，所以直立进行水压试验的压力和卧置 时不同； 工作压力是根据工艺条件决定的，顶部的压力和底部可能不同，许多顶部 的压力并不是其实际最高工作压力。设计压力指设定的换热器管、壳程顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载 荷条件，其值不低于工作压力。 同时受管、壳程压力作用的原件，仅在能同时

41、保证管程、壳程同时升、降 压时，才可以按照压差设计，否则分别按管、壳程工作压力确定设计压力； 应该考虑最苛刻的壳程和管程的压力组合； 按照压差设计时，应该考虑压力实验过程中可能出现的压差，并应该制定 压力试验步骤。计算压力PC是GB150-1998新增加的内容，是指在相应设计温度下，用以确 定元件厚度的压力，包括液柱静压力，当静压力值小于5%的设计压力时，可略去静压力。 注意与设计压力的区别；当容器受静压力值大于5%设计压力时，应取设计压力与液柱静压力之和进行 元件的厚度计算。使许多设计人员误将设计压力和液柱静压力之和作为容器的 设计压力。 一台设备的设计压力只有一个，是整台设备的载荷参数，而

42、计算压力是受压 元件的计算参数，反映受压元件的实际状态，在不同部位可能有所变化。 计算压力在压力容器总图的技术特性中不出现，只在计 算书中出现。2.4.2.3 .2 设计温度设计温度是指容器在正常工作情况下，在相应的设计压力下，设定的受压元 件的金属温度。主要用于确定受压元件的材料选用、强度计算中材料的力学性 能和许用应力，以及热应力计算时设计到的材料物理性能参数。设计温度不得低于元件金属在工作状态可能达到的最高温度；当设计温度在0C以下时，不得高于元件金属可能达到的最低温度；当容器在各部分工作状态下有不同温度时，可分别设定每一部分的设计温 度;243管壳式换热器零部件结构设计-管程结构、壳程

43、结构、管板设计、支座、立式固定管板换热器、重叠式换热器、压力试验243.1 管程结构管束管板管箱管束分程换热管与管板连接2.4.3.1.1 管束-换热管2.4.3.1.2 管板管板材料流体无腐蚀性或有轻微腐蚀性时，管板采用压力容器用碳素钢或低合金钢 板；(有凸肩或对接，大于60)锻件制造。用钢板制造的管板一般适用于中、 低压换热器。而锻造管板多用于高压换热器。高压换热器的管板与管箱壳体的连接一般不采用法兰连接，而是将管板和管 箱对接焊接或锻成一体，目的是防止泄漏。当处理高腐蚀性介质时，管板应采用不锈钢或复合管板，使管板具有耐腐蚀 性。管板结构因为高温和高压对管板的要求是一对矛盾体，为了承受机械

44、应力，要求管板 厚一些；为降低温差应力，则要求管板薄一些。对厚管板来说，在管板两侧流体温差很大时，则两侧壁面温差也很大，这就造 成了管板内部很大的温差应力。在开停车时，由于管板厚，温度变化慢，管壁薄，温度变化快，在二者连接 处会产生较大的热应力，尤其是迅速停车或进气温度突然变化时，会产生过大 的热应力，使管子与管板的连接处发生破坏。由于这些原因，高温、高压换热器在满足压力强度和热应力(对于固定式管 板还要考虑管束和壳体热膨胀的温差应力)的前提下，应尽量减少管板的厚 度。2.4.3.1.3 管箱管箱是由封头、管箱短节、法兰连接、分程隔板等组成。管程介质进入换热管时起缓冲作用和再分配。增加短节的目

45、的是保证管箱有 必要的深度，以安放接管和改善流体分布。2.4.3.1.4 管束分程管内流动的流体从管子的一端流到另一端，称为一个管程分程原则：(1) 应尽量使各管程的换热管数大致相等，其相对误差( N)应控制在 10%以内，最大不得超过20%。(2) 分程隔板形状简单以利加工，密封面长度较短，减少泄漏。(3) 程与程之间的温度相差不易过高，一般温差不超过10C( 50 T)2.4.3.1.5 换热管与管板连接换热管与管板的连接，不仅加工量大，而且在设备运行中要保证每个连接处 无泄漏，并能承受介质压力及管壳间温差产生的拉力或压力。胀焊并用主要有强度胀+密封焊、强度焊+贴胀、强度焊+强度胀等贴胀：

46、指消除换热管与管孔之间隙作的轻度胀接。一般按壁厚减薄量公式来确 定胀度K=2%为宜。密封焊：保证连接的密封性能的焊接。要求承受换热管轴向剪切载荷的焊缝 长度为小于管子壁厚的1.01.4倍。不仅能提高连接处的抗疲劳性能，而且还 可消除应力腐蚀和缝隙腐蚀，提高使用寿命243.2壳程结构壳体 二、折流板 三、折流杆四、防短路结构 五、壳程分程2.4.3.2.1 壳体(1) 圆筒壳体-厚度圆筒设计厚度：计算壁厚与腐蚀余量C2之和称为设计厚度。可以将其理解为同时满足强度、 刚度和使用寿命的最小厚度。C2为腐蚀裕度 根据介质对选用材料腐蚀速度和设计使用寿命共同考虑。C2=k a , mmC2k腐蚀速度(c

47、orrosion rate ) , mm/a a 设计年(desiredlifetime ) 对碳素钢和低合金钢，C2 1mm对于不锈钢，当介质腐蚀性能极微时，取 =0。容器最小壁厚：规定容器的最小壁厚是为了满足制造、运输及安装过程中感度要求，根据工 程经验所规定的不包括腐蚀裕量的最小壁厚。1碳素钢和低合金钢制造的容器，最小壁厚不小于3mm2高合金钢制容器，(如不锈钢制造的容器)，最小壁厚不小于2mm2.4.3.2.2 防冲与导流为了防止壳程流体进口处的流体对换热管表面的直接冲刷，应在壳程流体进 口管处设置防冲板或导流筒；为减少管程流体的不均匀分布和对换热管端的冲蚀应在管程流体进口管处设 置防

48、冲板。(1) 管程设置防冲板的条件：当管程采用轴向入口接管或换热管内流体流速超过3m/s时，应设置防冲板。(2) 壳程设置防冲板或导流筒-条件：当壳程进口管流体的p V2值为下列数值时，应在壳程进口管处设置防冲板或导 流筒。(其中：p 流体密度，kg/m3; V流体流速，m/s)a. 非腐蚀、非磨蚀性单相流体，p V22230kg/m.s2时；b. 其它液体，包括沸点下液体，p V2740kg/m.s2时；c. 有腐蚀或有磨蚀的气体、蒸气及气液混合物时；d. 当壳程进出口接管距管板较远，流体停滞区过大时，应设置导流筒，以减少 流体停滞区，增加换热管的有效换热长度。2.4.3.2.3 折流板作用

49、提高壳程流体流速，增加湍动程度；使壳程流体垂直冲刷管束，提高壳程传 热系数；减少结垢。减少管束振动。2)弓形圆盘-圆环形折流板：由大直径的开孔圆板和小直径的圆板交错排列，介质的 流动特征是与轴心对称，圆盘-圆环形折流板多数用于大直径和大流量场合。弓形缺口高度h应使流体流过缺口时与横向流过管束时的流速相近；缺口大小用弓形弦高占壳 体内直径的百分比来表示，对于无相变单弓形折流板，h 一般取0.200.45Di，最常用 0.25Di。冷凝器，一般h= 0.250.45Di，根据冷凝液多少决定缺口高度；壳程沸腾再沸器，一般h= 0.45Di。243.2.4 折流杆作用一一管束支撑结构特点一一减轻折流板

50、对换热管的剪切破坏和流体诱导振动；避免折流板导致的传热死区，减小流体阻力，提高传热效率；2.4.3.2.4 防短路结构旁路挡板可用钢板或扁钢制成，其厚度一般与折流板相同。旁路挡板嵌入折 流板槽内，并与折流板焊接。壳体公称直径DNC 500mm寸，增设一对旁路挡板；DN = 500mm时，增设二对挡板；DN 1000mm寸，增设三对旁路挡板。挡管防止管间短路；分程隔板槽背面两管板之间设置两端堵死的管子，即挡管；挡管一般与换热 管规格相同，可与折流板点焊固定，也可用拉杆（带定距管或不带定距管）代 替。挡管每隔34排换热管设置一根，但不设置在折流板缺口处2.4.3.2.5 壳程分程-应用少根据工艺设

51、计要求，或为增大壳程流体传热系数，也可将换热器壳程分为多程 的结构。2.4.3.3 管板设计管板是管壳式换热器的主要部件之一，在高参数大型化的条件下，管板的材 料供应、加工工艺、生产周期是整台设备的决定性因素；管板关联太多的部件，其合理设计是整台换热器优化的前提和基础，但是其 受力非常复杂，世界各国都非常重视和寻求先进合理的管板设计方法。各国的管板设计公式尽管形式各异，但其大体上是分别在以下三种基本假设 的前提下得出的：1. 将管板看成周边支承条件下承受均布载荷的圆平板，应用平板理论得出计算公式。考虑到管孔的削弱，再引入经验性的修正公式。（TEMAS准）将管子当作管板的固定支撑而管板是受管子支

52、撑着的圆平板。管板的厚度取决 于管板上不布管区的范围。实践证明，这种公式适用于各种薄管板的计算。2. 将管板视为在广义弹性基础上承受均布载荷的多孔圆平板，既把圆平板简 化为受到规则排列的管孔削弱、同时又被管子加强的等效弹性基础上的均质等 效圆平板。2.4.3.3.1 管板设计的基本考虑a. 管束对管板挠度的约束作用，但忽略管束对管板转角的约束作用b. 管板周边不布管区对管板应力的影响c. 不同结构形式的换热器，管板边缘有不同形式的连接结构，根据具体情况，考虑壳体、管箱、法兰、封头、垫片等元件对管板边缘转角的约束作用；（不同连接结构，设计步骤有所不同）d. 管板兼作法兰时，法兰力矩的作用对管板应

53、力的影响24332 危险工况1)确定危险工况的基本如果不能保证换热器壳程压力ps与管程压力pt在任何情况下都能同时作 用，则不允许以壳程压力和管程压力的压差进行管板设计。对于固定管板换热器，管板分析时应考虑下列危险工况只有壳程压力只有壳程压力只有管程压力只有管程压力243.3.3ps ps pt pt，而管程压力，而管程压力，而壳程压力，而壳程压力pt=O，不计热膨胀差； pt=O，同时考虑热膨胀差; ps =0，不计热膨胀差； ps =0,同时考虑热膨胀差管板设计计算软件：管壳式换热器管板的计算十分繁杂，尽管GB151-1999提供了便于工程设计应用的计算式和图表，但是手工计算的工作量仍然很

54、大。为此中国已经根据相关的标准开发了包括管壳式换热器在内的过程设备强度计算软件，例如：SW6内压M01,外压M02开孔补强M03法兰M04静密封M05固定式管板M06浮 头、填料、U型管板M07 U型膨胀节M08局部应力M09异型容器M10在实际计算中直接采用相应的软件计算即可24334管板应力的调整2.4.3.3.5厚度的确定管板厚度S n由下列几种情况确定：(1) 管板按公式计算的厚度或 GB151规定的最小厚度(S)中大者，加上结 构开槽深度(壳程腐蚀裕量小于结构开槽深度)，再加上分程隔板槽深度(管程腐蚀裕量小于分程隔板槽深度)；(2) 管板按公式计算的厚度或 GB151规定的最小厚度(S)中大者，加上壳 程腐蚀裕度(壳程腐蚀裕量大于结构开槽深度)，再加上分程隔板槽深度(管程腐蚀裕量小于分程隔板槽深度)；2.4.3.3.6换热器膨胀节