王付嶺 朱俊 劉立國(guó)

摘要：根據(jù)山東華魯恒升化工股份有限公司20萬(wàn)噸/ 年合成氨裝置所使用的臥式氨分離器在設(shè)計(jì)、制造、安裝和使用情況，介紹了臥式氨分離器的結(jié)構(gòu)特性及在設(shè)計(jì)、制造、安裝過(guò)程中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題和在使用后的運(yùn)行情況。

關(guān)鍵詞：臥式氨分離器;除沫器;分離裝置;高壓設(shè)備設(shè)計(jì);制造

山東華魯恒升化工股份有限公司20萬(wàn)噸/ 年合成氨裝置中的氨分離器采用臥式結(jié)構(gòu)，替代了原有合成氨項(xiàng)目中的立式分離器結(jié)構(gòu);是該公司獨(dú)自設(shè)計(jì)并成功應(yīng)用的新技術(shù)和新結(jié)構(gòu)。

1、臥式氨分離器的工藝參數(shù)：

設(shè)備規(guī)格：直徑DN1600，厚度124mm，長(zhǎng)度L=7631mm;

操作/設(shè)計(jì)溫度：T=-15/-20℃

操作/設(shè)計(jì)壓力：P=≤22/22Mpa.G

介質(zhì)（殼程）：H2、N2、NH3、Ar、CH4

2、臥式氨分離器的特點(diǎn)：

臥式氨分離器由高壓封頭、高壓筒體、分布裝置及除沫裝置等零件組成，氣體進(jìn)入氣體分布裝置后，經(jīng)過(guò)分布裝置上的蓋板進(jìn)行第一次分離，分離后產(chǎn)生沉降進(jìn)行第二次分離，后經(jīng)過(guò)除沫裝置，進(jìn)行第三次分離，分離效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于原有的立式按分離器的效果。

在氨合成系統(tǒng)中，由于受到氨合成反應(yīng)化學(xué)平衡的限制，致使氨的單程轉(zhuǎn)化率不高，為提高氨的全程轉(zhuǎn)化率，需將大量的未反應(yīng)氣與氨分離后再與新鮮氣混合循環(huán)反應(yīng)。使反應(yīng)過(guò)程中生成的氨連續(xù)不斷的分離出去。但老式的立式氨分分離效率比較差，存在氨的循環(huán)存在，設(shè)備空間利用不足，造成浪費(fèi);而臥式分離器，物料經(jīng)過(guò)3 次分離，大大增加氣體的分離面積和分離流速，并存在物理分離及機(jī)械分離，使分離效率較高，分離效果較好。臥式分離器的特點(diǎn)為：

2.1? 能量利用合理，分離面積增大，分離效果明顯，分離效率較高;

2.2? 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備制作簡(jiǎn)單，保證設(shè)備質(zhì)量;

2.3? 內(nèi)件的裝填與卸出都很方便，可節(jié)約停車(chē)時(shí)間，內(nèi)件清洗后可重復(fù)利用，節(jié)約運(yùn)行成本;

2.4? 分離過(guò)程中有物理分離、機(jī)械分離，分離過(guò)程合理;

2.5? 設(shè)備安裝方便，減少施工過(guò)程中的危險(xiǎn)因素，減少安裝成本;

2.6? 因?yàn)榉蛛x效果明顯，即使單系列大型化后，分離器直徑也不至于過(guò)大;

2.7? 運(yùn)轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)，內(nèi)件材質(zhì)選用不銹鋼，使用壽命增長(zhǎng)。

2.8? 設(shè)備結(jié)構(gòu)合理，充分利用內(nèi)部空間，設(shè)備一次性投資大大減少。

3、分離器設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題：

3.1? 分離器至少包括氣體分布段和除沫段;考慮到氣液混合物的沉降作用，所以說(shuō)最好將除沫段安置在設(shè)備筒體的上端，為盡量增大分布面積，所以應(yīng)盡量增加分布段的長(zhǎng)度，在設(shè)備允許的情況下，使分布裝置的在設(shè)備內(nèi)部全程分布。為了增大除沫分離段的作用，盡量增加除沫段的面積和過(guò)流流程。。

3.2? 進(jìn)出口的設(shè)置：為使分離效果更明顯，應(yīng)使進(jìn)出口在距離上達(dá)到最長(zhǎng)，增加分離流程，同時(shí)考慮設(shè)備制作情況，并避免集液、集氣，并在容器最低端設(shè)置排液口，設(shè)備液位計(jì)，及時(shí)排靜;設(shè)計(jì)進(jìn)口管上的氣孔時(shí)，應(yīng)注意向上分布且使流通面積滿足流通要求，并在折流板下，使物料在折流板處進(jìn)行初次分離，增加分離效率。

3.3? 人孔的設(shè)置。人孔的作用是在設(shè)備制造、檢修過(guò)程中用于分布段和分離段的安裝和檢修。其設(shè)置位置應(yīng)以方便安裝和制造為主要原則。人孔一般設(shè)置在殼體上，但考慮到設(shè)備制作，將人孔設(shè)置在球封上更為合理，且方便人進(jìn)出和檢修。

3.4? 設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮如何增加分離流程?？稍诜植佳b置上增加折流板，增加物料在分離過(guò)程中的分離流程，并使氣液進(jìn)行部分分離，減少后續(xù)分離負(fù)荷并防止氣體直接沖擊除沫段，除沫段的過(guò)濾絲網(wǎng)是防止氣體的顆粒雜質(zhì)進(jìn)入下續(xù)工段，都是為了提高分離器的效率。

3.5? 由于分離器在運(yùn)行過(guò)程中壓力較高，并存在低溫狀態(tài);為防止由于低溫應(yīng)力作用造成分離器設(shè)備本體的破壞，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)考慮這一因素。在本設(shè)計(jì)中采用選用相匹配的材料解決了低溫應(yīng)力的問(wèn)題。即殼體材料選用低溫鋼層板結(jié)構(gòu)，法蘭連接采用適合高壓運(yùn)行的透鏡墊連接。

4、分離器設(shè)備制造過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題：

4.1? 該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作相對(duì)老式分離器容易，一般的設(shè)備制造廠均能實(shí)現(xiàn)，但再制作過(guò)程中應(yīng)考慮設(shè)備的熱處理順序及無(wú)損檢測(cè)的部位。

4.2? 由于設(shè)備直徑較小，應(yīng)考慮設(shè)備內(nèi)件應(yīng)在設(shè)備制造廠組裝完畢，且在設(shè)備本體上進(jìn)行預(yù)組裝，檢查無(wú)誤后方可發(fā)運(yùn)到設(shè)備安裝現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組對(duì)安裝，否則容易出現(xiàn)接管位置錯(cuò)誤的現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法安裝。所有焊接接頭焊接完畢，進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，合格后進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，最后所有焊接接頭進(jìn)行表面無(wú)損檢測(cè)，確保沒(méi)有焊接缺陷的存在。

4.3? 嚴(yán)格控制熱處理順序。分離器無(wú)法進(jìn)行整體熱處理，只能根據(jù)制造工藝進(jìn)行部件熱處理，將內(nèi)筒和球封組件分別進(jìn)行熱處理，針對(duì)局部熱處理嚴(yán)格控制措施和工藝紀(jì)律，確保熱處理質(zhì)量。

該分離器及其合成氨裝置一次開(kāi)車(chē)成功，已經(jīng)連續(xù)運(yùn)行至今，運(yùn)行情況良好，分離效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于老系統(tǒng)立式分離器，達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期生產(chǎn)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]傅家新氨分離器的設(shè)計(jì)計(jì)算問(wèn)題解析《小氮肥設(shè)計(jì)技術(shù)》2006年第1 期.