尿素合成塔结构及技术要求
尿素合成塔结构

尿素合成塔结构
尿素合成塔是一种用于制造化肥的重要设备,其结构主要由塔体、塔盖、塔底、进出料口以及内部填料等组成。
塔体一般采用不锈钢材质制造,以保证其耐腐蚀性能和使用寿命。
塔盖和塔底则采用钢板或玻璃钢材质制造,以保证其密封性和强度。
进出料口则通常设在塔体的顶部和底部,方便料液的进出。
填料则是尿素合成过程中的重要组成部分,其主要作用是提高反应的效率和产率。
常用的填料材料有金属网、陶瓷环、塑料泡沫球等。
此外,还需要配备压力表、温度计、流量计等辅助设备,以便监测和控制反应过程中的参数。
- 1 -。
尿素合成塔安全运行管理

尿素合成塔安全运行管理2005年3月21日晚21时,鲁西化工集团第三化肥厂尿素合成塔又出现恶性事故,虽然事故原因有待调查,但事故发生之后,各尿素生产企业引起了高度重视,强化了尿素塔的安全运行管理,以期避免类似事故的再度发生。
笔者结合临泉化工股份有限公司6万t/a尿素合成装置谈一下尿素合成塔安全运行管理。
一、设备结构与参数1.水溶液全循环法尿素合成工艺中尿素合成塔是6万t/a尿素的关键设备,经过改造已突破15万t,该设备内衬是由公称尺寸8mm厚的316L尿素级不锈钢材料制成,外壁是一高压筒体保护承压,其内有3块旋流板及多孔板或球帽型塔盘若干分成反应区,原料液氨、二氧化碳和氨基甲酸铵从塔底进入,由于它在高温、高压和强腐蚀介质的条件下使用,如使用不当,极易损坏衬里,造成泄漏。
2主要技术参数设计压力:21.56MPa工作压力:19.6MPa试验压力:26.95MPa容器类别:Ⅲ设计温度:190℃工作温度:188±2℃容积:23m3公称尺寸:φ1200mm×21565mm二、安全运行管理小氮肥行业尿素装置大都在“七五”前后建设起来的,尿素合成塔运行周期在10年左右,有的已经运行15年,在安全运行管理方面也积累摸索了一些经验(也可以说有些是教训),合成塔的操作维护检修规程必须严格执行!否则就会降低的使用寿命,造成较快的腐蚀损坏。
1.开停车管理塔内的升温升压、降温降压速度要缓慢。
在开车时,塔内温度小于100℃时,升温速率应为6~8℃/h,塔内温度大于100℃时,升温速率应不大于12℃/h,外壁温度由常温突升时每小时不得超过50℃;在停车时,塔内温度大于100℃时,降温速率不大于30℃/h,塔内温度小于100℃时,降温速率应在8~10℃/h,短停封塔时间不得超过24h,如果超过24h或塔内压力低于12MPa时应作排塔处理。
尿素合成塔塔板技术改造总结

直偏低 , 在满负荷状态下 c 2 0 的平均转化率只
能维 持在 5 %, 成 系 统循 环 量 大 、 7 造 中低 压 放 空 中氨含 量高 、 工艺 冷凝液 中氨浓度 高于设 计值 、 蒸 汽消耗偏 高 。 1 改造 前 工况分 析
速 度 很慢 , 涡流 越大 , 低速 区也越 大 , 导致 混 合效 果差 , 利 于提高 反应 效率 。 不 13 工 艺操作 参 数 .
中石 油兰州 石 化公 司化肥 厂尿 素装 置 自 19 97年投 产后 , 尿素 合 成塔 内的 二氧 化碳 转 化 率
一
与气 相 并 流 向上 , 由于 环 隙较 窄 , 相通 过 时 , 液 流
速较 大 以及物 料 密 度 差 的作 用 , 挡 板 上方 产生 在 涡 流 , 流不 能达 到塔 内气 泡群 中心 , 涡 涡流 内部 的
维普资讯
20 年 4月 07 第3 0卷第 2期
S ae Nio e o s F riz r c l t g n u etl e r i
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尿 素合 成 塔 塔 板 技 术 改造 总 结
刘 青 赵旭斌 吴 中 肖隆斌
( 石 油 兰州 石 化公 司化 肥 厂 , 肃 兰 州 ,300 中 甘 706 )
摘要
对传统 的普通平筛板塔板进行改造 , 采用高效 波形 塔板 , 加强了塔 内的传热与传质 , 利用原合成塔 合成塔 塔板 改进 转 化率
下部空 间 , 增加了塔板数 目, 使物料在全塔 的停 留时间分布更理想 , 反应 更充 分 , 提高 了合成塔的生产效率 。 关键词
构 见 图 2 。
合 成塔 的反 应模 型接 近于 多级全 混流 串联模
尿素合成塔安全生产使用要点

编号:SM-ZD-15722尿素合成塔安全生产使用要点Through the process agreement to achieve a unified action policy for different people, so as to coordinate action, reduce blindness, and make the work orderly.编制:____________________审核:____________________批准:____________________本文档下载后可任意修改尿素合成塔安全生产使用要点简介:该规程资料适用于公司或组织通过合理化地制定计划,达成上下级或不同的人员之间形成统一的行动方针,明确执行目标,工作内容,执行方式,执行进度,从而使整体计划目标统一,行动协调,过程有条不紊。
文档可直接下载或修改,使用时请详细阅读内容。
3月21日,山东省济南市平阴鲁西化工第三化肥厂有限公司一台尿素合成塔发生爆炸,造成4人死亡,1人重伤和重大财产损失。
为了防止类似事故再次发生,保障人民生命财产安全,经研究,现就进一步加强尿素合成塔生产使用检验工作通知如下:一、关于尿素合成塔的制造(一)结构方面。
1.目前生产的尿素合成塔普遍采用单个筒节多层包扎后再焊接环焊缝的深环焊缝结构,因结构所致不能进行焊后热处理,环焊缝部位存在较大的应力集中,且焊接缺陷不易检测。
鉴此原因,尿素合成塔应当尽可能避免采用深环焊缝结构,而宜选用其他结构形式。
对直径小于等于1800mm的尿素合成塔,逐步采用整体多层包扎结构,具体要求可参照化工行业标准《整体多层夹紧式高压容器》(HG3129),其层板间的环焊缝和纵焊缝应分别相互错开,相邻层板两条环焊缝间轴向距离不得小于100mm(封头与筒体的环焊缝除外)。
2.检漏孔与盲层(板)或内筒的连接方式应当采用焊接结构,且焊接部分深度不得小于筒体承压壁厚部分的三分之一,以防止介质进入包扎层。
尿素合成塔主要零部件的制造工艺流程设计_图文(精)

主要零部件的制造㈠筒体的制造如前所述,筒体是整个尿素合成塔的主要部分。
筒体由许多筒节组焊成,就拿φ2.8m×36m尿素合成塔(多层包扎式)为例,筒体共分11节,其中10节长2980mm,1个筒节1800mm,总长度31600mm。
每一个筒节都是由外层层板、盲层和衬里内筒组成,它们的制造工艺过程简要叙述如下:1)内筒内筒的制造工艺过程是:⑴原料检验(包括腐蚀试验和机械性能试验)→⑵按内筒展开周长划线、留有切割量和卷圆带头直边量→⑶标志移植。
将材料牌号、炉批号、板号或其本厂代号,用不含氯离子或金属养料的记号笔(可防水而不褪色)抄写到将要下料的板面上→⑷剪切下料→⑸在卷板机上卷圆,当两头弯曲圆度达到要求后取下。
注意:卷板机应专用,上辊不能有焊渣、焊瘤,最好在上辊套一不锈钢套筒。
避免衬里内筒卷制过程中压出麻点或划伤以及铁离子污染。
→⑹在专用的夹具上切除两端直边余料并刨出纵焊缝坡口→⑺纵向焊缝坡口表面着色探伤。
不得有裂纹或夹层现象。
→⑻重新放在卷板机上进一步卷圆,使纵缝合拢→⑼在卷板机上将纵缝点焊固定。
应采用评定合格的焊条,注意不能将焊渣掉到上辊表面。
→⑽从卷板机上取下,由于筒体直径较大,厚度(一般6~8mm)较薄,刚度不足,容易变形,因此内筒必须用支撑件撑圆固定。
→⑾将筒体放在专用的夹具上进行纵焊缝焊接(带焊接试板)→⑿焊缝铁素体测定。
要求每一根焊条焊接长度上测一点(铁素体≤0.6%)以防止用错了焊条或偏离焊接规范。
→⒀焊缝表面着色探伤,不得有夹渣、裂纹和气孔→⒁纵焊缝X光探伤检查。
由于衬里的内筒主要是起耐腐蚀作用,焊缝是薄弱环节,微小的孔洞将造成严重的危害。
因此X光探伤的验收标准不同于一般受压容器的标准。
除按JB4730的I级片外,还不允许有柱状小气孔出现。
→⒂焊接试板的晶间腐蚀倾向试验和选择性腐蚀检查及金相检查。
其方法按HG/T3172和HG/T3173、HG/T3174验收标准按GB9842或工程标准的规定。
浅谈尿素合成塔结构及作用原理

合成 塔 的设 备 尺寸 为 2 8 0 0 * 1 1 6 . 3 4 1 0 0 am, r 总重 2 8 9. 7 9 吨, 容 积 约为 1 8 3 M3 简体内径 ̄  ̄ 2 8 0 0 mm, 筒体壁厚1 1 6 mm[ 1 2 . 8 +1 2 + 8 ( 层板+内筒+ 衬 里) ] , 壳体 材质 为 1 6 Mn R, 衬 里 为8 mm厚 的X 2 C r Ni Mo 2 5 — 2 2 - 2 材质 ( 之 所 以 选 用这 种材 质 , 主要 因 为尿 素 、 甲铵 的 强腐蚀 性 , X 2 C r Ni Mo 2 5 — 2 2 — 2 它 的c r 、 Ni 的含 量 很 高 , 具有 较强 的 耐 腐蚀 性 和 耐 冲蚀 性 , 它 的腐 蚀 率 在0 . 0 4~0. 0 8 mm/ 年, 平 均年腐 蚀率 为0 . 0 5 I / l l T I 左右 ) 。 其 内部 主要 由1 1 层塔盘 , 一 根偏 离 中心的溢 流 管 , 上 下封 头 , 一 个 中8 (  ̄a m的人 L 构成 。 其性 能参 数见 表 1 由于尿 素合成塔 内件材料 和塔盘 的特殊 陛及工艺转 化率对设 备的要 求 , 所 以塔 盘结 构 至关 重要 。
3 . 2 塔 盘的 结构和 作用 原理
合 成塔 内部空 间被 l 1 层塔盘分 成相邻 的 l 2 个区域 , 每层 塔盘均 由四块筛 板 通过 M1 2 的螺母 及扁 螺母 水平 连接 构成 , 各层 筛 板的开 孔数 不等 , 但 孔径 均为 6 am, r 随着反 应 的进 行 , 气量 逐渐较 少 , 为 了保证 气体 的线速度 相等 , 所 以开 孔 数逐层减 少 。 在 塔盘 的中心 是一 圈中1 7 8 0 ×1 1 2 0 am的导 向筒 , r 导 向筒通过 支 腿、 支脚 固定在塔 盘上 , 塔盘 上还有 中1 7 3 2 X 1 0 0 × 6 mm的溢 流槽 及拆 装塔盘 用
尿素合成塔的改造方案及机理分析

2 .Be i j i n g Un i t y En g i n e e r i n g Co. , Lt d . ,Be i j i n g 1 0 0 1 0 1 , Ch i n a )
Ab s t r a c t : Ac c o r d i ng t o t he u r e a r e a c t or s t r uc t u r a l c ha r a c t e r i s t i c s i n t he CO2 s t r i pp i n g p r oc e s s, a n a l y z e a nd d i s c us s ur e a s y nt he s i s r e a c t i o n me c ha n i s m ,pr o po s e t he r e v a mpi ng p r og r a m a nd i t s t e c hn i c a 1 a n d e c on omi c e f f e c t s . Ke y wo r d s : CO2 s t r i p pi n g pr o c e s s;ur e a r e a c t or ;t o we r t r a y;r e v a mpi n g pr o gr a m ;CO2 c o nv e r s i o n
案 ,以及 其 技 术 经 济 效 果 。 关 键 词 :C O 汽 提 工 艺 ;尿 素合 成塔 ;塔 盘 ;改 造 方 案 ;C Oz 转 化 率
中图 分 类 号 :TQ 4 4 1 . 4 1 文 献 标 志 码 :B 文 章 编 号 :1 0 0 3 — 6 4 9 0 ( 2 0 1 4 ) 0 1 — 0 0 6 1 — 0 4
器 中进 行 ,反 应 热 由壳 侧 自产 0 . 3 5 MP a ( G) 蒸
试谈多层包扎式尿素合成塔

试谈多层包扎式尿素合成塔尿素合成塔是尿素合成装置中的核心設备,它在尿素生产中占有举足轻重的地位,可以说尿素工业乃至现代氮肥行业的发展与尿素合成塔的制造技术是紧密相关的。
自20世纪60年代我国引进第一套尿素合成装置以来,从无到有,从小到大,历经50年发展,2014年我国尿素产能达到3千余万吨,国内有数百套装置采用各种工艺在运行,成就是引人瞩目的。
自2003年我国自南非引进Φ2100mm整体多层包扎式尿素合成塔以来,该结构形式已逐渐成为多层式尿素合成塔发展的主要研究方向。
1、尿素合成塔的技术进展。
19世纪30年代由德国化学家弗里德里希.维勒首次合成尿素,揭开了人类合成有机物的序幕。
19世纪70年代提出氨基甲酸铵脱水合成尿素工艺。
当时曾选用银质、铜质衬里合成塔,均因造价高、寿命短而被人们废弃。
直到20世纪50年代由荷兰化学家太米卡邦提出在合成塔中加入氧气使奥氏体不锈钢能够持续钝化,抵御合成物料的强腐蚀作用,才使CrNiMo奥氏体不锈钢成为尿素合成塔内衬的主要材料,并且使尿素合成进入工业化阶段。
国内在用装置采用的尿素合成塔从结构上大体可分为多层结构和单层结构两类。
多层结构根据衬里和层板制造工艺的不同又可分为多层包扎式、热套式、整体多层包扎式等结构,较多采用的为多层包扎式。
2、各结构形式尿素合成塔特点。
单层式该型尿素合成塔由单层厚板卷制而成,然后有筒体内壁撑紧衬里。
该型设备具有结构简单、生产效率高等特点,但是对制造企业卷板能力及热处理能力要求较高。
多层包扎式该型尿素合成塔由数层壁厚较薄的钢板由外力包扎在内筒上形成筒节,各筒节再进行组对,而后与封头连接。
该型设备优点是制造工艺简单、衬里层与外壳碳钢层的贴紧度高、在操作压力下不锈钢内筒由多层包扎产生的压应力与内压引起的拉应力相互抵消,使内筒应力大大降低,极大地降低了产生应力腐蚀的可能性。
然而,各筒节组对时因内径误差而引起的错便是不可避免的,并且筒节组对时产生的深环焊缝(见图1)无法进行热处理,较难进行无损检测。
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图6-27尿素合成塔的结构示意图
6.3.1结构及技术要求
尿素(Urea)的分子式为CO(NH 2)2,分子量为60.06。
尿素为最主要的氮肥。
尿素是一种中性速效肥料,含氮量在46﹪(质量)以上,综合肥效高,易贮藏,运输,正因为尿素作为肥料具有诸多优点,目前全世界尿素产量占氮肥总产量的1/3以上,跃居首位,且具有继续上升的趋势。
尿素在工业上的用途也很广泛,尿素产量10﹪的以上用作工业原料,主要工业用途是作为高聚物合成原料。
尿素合成塔是尿素生产装置中的关键设备之一,它在尿素生产流程中占有重要的地位。
可以说尿素工业的发展与尿素合成塔的设计制造技术的发展是紧密相连的。
由于尿素反应介质的强腐蚀性,虽然1870年就提出了氨基甲酸胺脱水法合成尿素的工艺,但一直到二十世纪五十多年以后才实现工业化。
直到廿十世纪五十年代,荷兰斯太米卡邦研究出在尿素合成反应器中加入氧气的办法,使不锈钢得到连续钝化,才使尿素合成塔内筒采用比较廉价的奥氏体CrNiMo 不锈钢。
目前,尿素合成塔内筒所用的材料越来越多,其中有316L 型不锈钢,铬-钼-氮双相不锈钢等,但目前大量使用的还是以316L 和25-22-2铬镍钼氮型为主的奥氏体不锈钢为主。
一九七五年以后,我国从国外开始引进13套年产48~52万吨的大型尿素生产装置,尿素合成塔的内径为φ2100mm~φ2800mm 不等,从一九八三年开始,我国也开始自行设计和制造大型尿素合成塔,并对原有的中小型尿素合成塔进行改造,目前我国制造的尿素合成塔规格十分繁多,而且操作压力不同工艺也不尽相同,在工作压力上主要有21Mpa 和16Mpa 两种系列,操作温度均小于200℃。
目前,我国生产的尿素合成塔的最大直径已达φ2800mm ,高度36000mm ,容积达200m 3,生产能力达到1740吨/天。
本节简要介绍φ1850mm 尿素合成塔的制造过程。
该设备工作压力15.5Mpa ,设计压力:16.7Mpa ;操作温度188℃,设计温度:210℃,水压试验压力21.71Mpa 。
6.3.1.1总体结构
尿素合成塔的如图6-27所示,
主要包括:人孔、上封头、筒体、
下封头、物料接管等。
⑴封头结构
高压容器封头常采用的结构有:半球形封头、球曲封头或半椭圆形封头。
从受力观点看,半球形封头最好,球曲其次,椭圆封头在高压容器中较少使用。
半球形封头或球曲封头的成形工艺,根据各制造厂工艺工装设备条件不同而不同。
有分瓣冲压成形后拼接成半球,
也有单层板拼焊后整体冲压成半球,还有多层球封头已在石油化工压力容器制造中得到推广使用。
多层球封头有两种形式:一种是采用薄板重叠后冲压成形,另一种是采用逐层冲压成形后叠合焊接包扎至所需厚度的方法成为多层球封头。
如采用逐层重复冲压成形工艺,则可大大减少厚板冲压所需的大吨位水压机。
同时,薄板的质量比厚板优良,所有焊缝可以互相错开,不用消除应力热处理,虽较费工,但总的成本相当,而且安全可靠性可以大大提高。
是今后发展的方向之一。
我国在1976年就制成过φ1400mm内径的高压乙烯球形贮罐,操作压力20Mpa,采用2层钢板叠合冲压成形的,在国内某化工厂使用至今未发生任何问题。
单层厚板制造的球封头,若采用分瓣冲压成形后组焊的工艺,拼装的工作量大,焊后可能产生的变形,影响了球封头内外表面的圆球度,需要机械加工,否则不利于内表面的不锈钢衬里(带极堆焊或爆炸衬里、机械衬里),一般采用整体冲压成形。
本设备采用拼接后采用整体冲压成形的半球形封头,材料选择16MnR。
封头厚度105mm,成型后对封头内壁进行堆焊耐腐蚀层。
⑵高压筒体结构型式的选择
尿素合成塔的高压筒体是提供尿素生成必要的空间,是该设备的主体。
它承受着高压、高温和强腐蚀介质的作用。
尿素合成塔筒体由普通钢外层和不锈钢内层组成。
其组合型式可以是多种多样的,主要有以下几种类型:
①单层外壳,松衬不锈钢衬里层。
②单层外壳、爆炸衬里不锈钢层。
③热套多层壳体,热套内层不锈钢衬里层或松衬不锈钢衬里层
④多层包扎焊接壳体,松衬不锈钢内层。
⑤以不锈钢作为内筒外层直接包扎焊接炭钢多层层板。
等等。
但经过多年的实践和比较,目前用的最多的,最可靠的结构型式是以不锈钢作为内筒外层直接包扎焊接碳钢多层层板及内筒热套不锈钢衬里后再
进行多层包扎焊接的筒体结构。
以不锈钢衬里作为内筒的多层包扎焊接式筒体的优点是制造工艺简单、衬里层与外壳碳钢层的贴紧度高、在操作压力下不锈钢内筒由多层包扎产生的压应力与内压引起的拉应力相互抵消,使内筒应力大大降低,甚至为压应力,降低了产生应力腐蚀的可能性。
而这一特点在松衬内筒的尿素合成塔中是无法得到的。
其次,内筒的不锈钢衬里纵焊缝可以在塔外制作,并进行X光射线探伤和内外侧着色探伤,有缺陷时返修方便且彻底,可充分保证主焊缝的质量。
这是确保尿素合成塔避免过早腐蚀泄漏的有力措施。
为了保证不锈钢衬里层外壁在焊接外层碳钢时免受污染和产生低碳马氏体,位于不锈钢和层板之间设置一层过渡层(通常叫盲板)。
本设备筒体采用以不锈钢衬里作为内筒的多层包扎焊接式筒体。
⑶技术标准
尿素合成塔的的制造出符合GB9842—2004外,还应符合GB150、ASMEII 的有关规定及要求。
其中对耐尿素腐蚀的材料验收和复验的要求如下:耐尿素腐蚀的材料必须按专业标准如GB9842尿素合成塔技术条件、用户提供的工程标准进行采购和验收及复验。
这类材料采购之前应编制详细的材料采购说明书,提出采购的材料品种、规格、数量、质量标准、质量证明书的类别、供货状态等等要求。
材料到厂后即按采购说明书的规定进行百分之百或抽查复验,如复验不符合采购说明书的要求,可以要求供方一起复验,或请第三方仲裁复验。
不锈钢材料到厂后至复验内容举例,全部内容参考相关标准和规定。
ⅰ按炉批号复验化学成份;
ⅱ逐件测定铁素体含量;
ⅲ经晶间腐蚀倾向性试验后的试件应按有关规定进行选择性腐蚀检查及金相检查,试验方法按HG/T3174或工程标准的规定。
ⅳ焊接材料应按炉(批)号复验焊条、焊丝、焊带及焊剂等焊接材料的熔敷金属的化学成份、铁素体含量、晶间腐蚀倾向试验、选择性腐蚀检查及金相
检查。
图6-28下封头示意图图6-29上封头示意图。