1、11 . 湖南安淳公司 31.1 公司简介 31.2 设计规模 31.3 压力等级 31.4 结构形式 31.5 出口指标 31.6 催化剂型号 41.7 反应器技术特点 41.8 研究资质 41.9 业绩 52 杭州林达公司 52.1 公司简介 52.2 设计规模 52.3 压力等级 62.4 结构形式 62.4.1 JW 低压气冷均温甲醇合成反应器 62.4.2 卧式水冷甲醇合成反应器 图 2 62.4.3 低压立式水冷甲醇合成塔 72.5 出口指标 72.6 催化剂型号 72.7 反应器优缺点 72.7.1 低压气冷均温甲醇合成反应器 72.7.2 卧式水冷甲醇合成反应器 82.7.3
2、低压立式水冷甲醇合成塔 82.8 研究资质 92.9 业绩 93 南京国昌公司 1023.1 公司简介 103.2 设计规模 103.3 压力等级 113.4 结构形式 113.4.1 150kt/a 低压轴径向气冷甲醇合成反应器 113.4.2 150kt/a 水冷折流板径向甲醇合成反应器 113.5 出口指标 113.6 催化剂型号 113.7 反应器优缺点 113.7.1 低压轴径向气冷甲醇合成反应器的技术特点 113.7.2 水冷折流板径向甲醇合成反应器的技术特点 123.8 研究资质 123.9 业绩 124 华东理工大学 124.1 公司简介 124.2 设计规模 134.3 压力
3、等级 134.4 结构形式 134.4.1 管壳外冷绝热复合式甲醇反应器 134.4.2 内冷-管壳式反应器 134.4.3 径向流动反应器 134.5 出口指标 144.6 催化剂型号 144.7 反应器优缺点分析 144.8 研究资质 144.9 业绩 1531 . 湖南安淳公司1.1 公司简介湖南安淳高新技术有限公司创建于 1993 年 8 月，是以国家级化工专家、湖南科技之星、教授级高工谢定中为首创建，科技人员投资参股组建，集科研、设计、制造、贸易、服务于一体的高科技企业。公司拥有医药、食品、化学工程、仪器分析等各方面的专家，公司的业务涉及化学工业、制造业、生物保健、环境保护等产业；包
4、括合成氨、甲醇、尿素新工艺；催化剂新产品的研究设计生产；化工反应器、换热器、分离器的研究设计制造;生物活性物提取、保健品的研究设计加工；环保技术的研究设计。拥有国家建设部、国家发展和改革委员会、国家技术质量监督总局、国家环境保护总局颁发的设计、制造、咨询资质和 ISO9001 国际认证；承担工程设计和总承包。拥有发明专利和实用新型专利十多项,获国家科技进步二等奖两项,省部级科技进步一等奖多项。公司现有工程设计院、设备制造厂、保健品生产厂、催化剂厂、生物医药与食品工程研究所。公司是长沙国家高新技术产业开发区百强企业之一，全国优秀民营化工企业，湖南省小巨人企业，湖南省明星民营科技企业。历经十多年的
5、发展，公司铸就了“诚信、敬业、拼搏、创新”的企业精神。质量上严格标准，一丝不苟，精益求精；服务上全心全意，有求必应；经营上仔细周全，诚实守信的作风，确保人民的健康、强体，为企业和产品立足国内，走向世界建立了稳固的基础，赢得了较高的信誉，树立了良好的品牌。1.2 设计规模湖南安淳公司设计的 JJD 低压恒温水管式甲醇合成系统设计规模有单套年产 10 万吨、20 万吨、30 万吨；目前正在研发年产 50 万吨规模的合成系统。1.3 压力等级低压压力为 4.55.5 Mpa1.4 结构形式湖南安淳高新技术有限公司以谢定中教授为首，在国内外冷管式、冷激式、水冷式三类主流甲醇合成塔的基础上，自主开发研制
6、了“JJD低压恒温水管式甲醇系统 ”。甲醇生产放出的反应热比合成氨要大一倍，而甲醇催化剂使用温度范围比合成氨要小一半，在甲醇生产中如何快速移走反应热，是甲醇生产技术装备开发的关键。该技术采用悬挂式水管、三塔板、径向催化床结构，用水汽化移去反应热，同时副产中压蒸汽，攻克了这一关键难题，并成功实现了工业化。JJD 甲醇合成塔由三部分、两个系统组成，包括催化剂反应系统， 蒸汽发生和水汽循环系统。受压外壳见图1。未反应气体从a 进入， 经内外筒环隙进入催化床，垂直沸腾水管, 径向流过催化床，反应后进入中心集气管 3， 自上而下, 由下部 c 口出塔。由汽包下来的水， 经b 口进入水室，均匀流入各内管,
7、 由上而下出内管， 折向由下而上， 被外套管外的反应气加热汽化, 蒸汽集于汽室， 由46 根上升管进入汽包。1.5 出口指标出口甲醇含量 5%6%。41.6 催化剂型号通常采用 C307 型1.7 反应器技术特点（1）管内是沸腾水，管外是催化剂，水沸腾气化产生中压蒸汽，1t 粗醇产蒸汽最高可达 1.4t。（2）沸腾水管形如刺刀和刀鞘，为悬挂式，即只焊一端，另一端有自由伸展空间。管子受热伸缩没有约束力，无需用线膨胀系数小的昂贵 SAF2205 双向不锈钢。壳体不受管子伸缩力影响，壳体材料要求不高，筒体上下厚度相同，无需设置加强筒体，无需用进口的高强度 20MnNiMoNbR，通体材质只用复合钢板
8、即可。（3）容积系数大，管壳式约为 35%左右，JJD 水管式甲醇塔为 55%左右，意味着装填催化剂多。 JJD2800mm 低压水管式甲醇塔催化剂装填量为 58t（38m 3）（4）JJD 水管式甲醇塔为全径向流程，即反应气垂直通过沸腾随管和被水管包围的催化剂柱，反应净值高，出口粗醇可达 5%6% ，单位催化剂产醇量高。（5）JJD 水管式甲醇塔单位容积传热传热面积大。2800mm 塔传热面积比管壳式塔传热面积大 23%，这就适应了甲醇合成反应热大、冷却负荷大、要求换热面积大的特征。 图 1 （6）JJD水管式甲醇合成塔升温还原用蒸汽加热，惰性气还 1. 外壳 2. 径向内筒 原，快速而安全
9、。 3. 中心集气管 4. 双套管 （7）JJD水管式甲醇合成塔为全径向塔，塔阻力非常小，为 5. 蒸汽环管 6. 下管板 0.1MP左右。 7. 上管板 8. 顶盖 （8）JJD水管式甲醇合成塔催化剂装填容易。58t催化剂， a. 未反应气进口 b. 进水口 24h即装填完毕，比管壳式塔装填速度快的多。 c. 反应后气体出口（9）JJD水管式甲醇合成塔运行弹性大。第一个2800mm d. 卸料口(催化剂) 塔在山东德齐龙化工集团投入使用，满负荷压力5.0Mpa ， e. 装料口(催化剂)温度为250C，日产量将达到400500t ，3600mm塔将达 到 600800t。（10）JJD 水管
10、式甲醇塔合成系统简单，合成塔既是反应器，又是一个无需燃料的中压锅炉，在系统中不另外设置废热锅炉，进水冷的热气温度即降至 5060C.（11）JJD 水管式甲醇合成塔通过调整沸腾水管布局，适用于高 CO 含量的工况，也适应惰性气含量高的工况。（12）JJD 水管式甲醇塔基本不受高径比的限制；能力大，直径不一定很大，即单塔能力大。（13）设备更新时，只需更换内件部分部件，外壳继续使用。1.8 研究资质核心研究人员：谢定中；公司具有：化工行业工程咨询甲级资质；环境工程（废水、废气、固废）专项设计乙级资质；无机化工甲级工程设计证书；有机化工甲级工程设计证书；G C1 级压力管道设计证书；A1、A2、D
11、1、D2 级压力容器设计证书；A2 、D1 、D2 类压力容器制造许可证书。51.9 业绩装置名称 规模 投产公司名称 内径 运行情况100kt/a 福建顺昌 2400 稳定运行150kt/a 山东德齐龙（两套） 、明水、山东章丘、广西柳州、河南心连心（三套）2800 稳定运行200kt/a 河北宣化、山东明泉（两套） 、江苏恒盛（两套）3000 稳定运行JJD低压恒温水管式甲醇合成塔260 kt/a 贵州云维集团 3800 稳定运行2 杭州林达公司2.1 公司简介杭州林达化工技术工程有限公司成立于 1997 年，是浙江省科技厅认定的杭州市国家级高新技术企业，专业从事甲醇、二甲醚、合成油、合成
12、烃、氨合成技术和高效合成反应器的开发设计及制造产业化。公司承担完成多项国家重大项目，具有本行业领先水平和大型合成塔成功业绩，已投运和即将投运的低压甲醇合成项目总能力达年产四百多万吨。 林达公司先后取得 8 项国家级重大科技成果，包括国家技术发明二等奖 1 项，国家科技进步三等奖 1 项，国家级攻关计划 1 项，国家重点新产品项目 2 项，国家级科技成果重点推广计划 1 项，国家八五重点科技攻关计划 1 项，国家科技部火炬计划项目 1 项，国家科技部中小企业技术创新基金项目 1 项。其中 2004 年林达 JW 低压均温甲醇合成塔技术获国家技术发明二等奖，这是迄今为止我国合成反应器技术领域获得的
13、最高级别国家大奖。2007 年，林达公司与宁夏宝塔集团共同合作项目“单台日产 2000 吨卧式甲醇合成塔”列入国家攻关计划，该项目的实施将使林达在大型超大型醇醚反应器领域上迈出关键的一步。 林达公司多年来一直致力于大甲醇装置生产技术和大型二甲醚合成反应器制造领域的研究和开发，取得骄人成果。自主开发多种反应器模拟计算软件，成功开发百万吨级水冷、气冷合成塔专利技术，自主创新参与国际合作和竞标。现拥有合成反应器方面的国内外已授权专利 20 余项，正在申请中专利 10 余项，是我国拥有甲醇合成技术和反应器专利最多的专利开发商。林达公司具有丰富的甲醇合成塔设计、制造经验，在煤气化制甲醇，天然气、焦炉气制
14、甲醇以及城市煤气联产甲醇、合成氨联产甲醇等项目中有着良好的工程业绩。目前已有19 套装置成功投运，其中已投产最大能力为内蒙天野及陕西渭化两套 20 万吨，并且天野和渭化二套装置均已顺利通过考核验收，2008 年采用我公司最新技术成功投运的还有内蒙苏天化第一套 18 万吨/年卧式水冷反应器、 15 万吨/ 年立式水冷反应器以及四川隆昌第一套立式水冷反应器，以及河南亚洲新能源二套 10 万吨二甲醚装置。已签约在加工或加工完毕的有 12 套，其中包括大连大化集团 30 万吨(在加工最大能力 )、山东荣信、四川攀煤、呼伦贝尔东能等多套大型甲醇塔即将投运。62.2 设计规模JW 低压气冷均温甲醇合成反应
15、器： 200300kt/a 。卧式水冷甲醇合成反应器：200kt/a。低压立式水冷甲醇合成塔：200 kt/a。2.3 压力等级低压甲醇合成压力为 4.55.5Mpa2.4 结构形式2.4.1 JW 低压气冷均温甲醇合成反应器甲醇合成是强放热反应，进入催化剂层的合成原料气需先加热到反应温度（210C）才能反应，而低压甲醇合成催化剂（铜基触媒）又易过热失活(280C) ，又必须将甲醇合成反应热及时移走，气冷均温型合成塔将原料气加热和反应过程中移热结合，反应器和换热器结合连续移热，同时达到缩小设备体积和减少催化剂层温差的作用，实现达到“均温、高效、易大型化”的目标。合成塔由上下封头、壳体、内件、支
16、撑架等组成，如图 2。经塔外换热的合成气由进气口 1 进入合成塔，从顶部小封头进气管进塔内顶部分气管进入隔板，分布到多根引气管 6，再进入上集气环 8 分布到下行冷管 10，先并流换热，再经下集气环 12 分布到上行冷管 9 上升，与催化层逆流换热后，由上部进入催化层 17。冷管由多层集气环连接，保证气流分布均匀。冷胆下部由支承架支承。下封头设有卸料口和锥形帽，方便催化剂卸料操作。图 22.4.2 卧式水冷甲醇合成反应器 区别于国外装置以天然气原料为主，国内的大甲醇项目大多是以煤制优质合成气，H2,CO 含量高，惰性气低，反应放热强烈，而这些项目又大多建设在内陆煤矿资源附近，没有海运的便利条件
17、，因此以上两方面的问题就尤为突出国内大甲醇装置，必须解决反应器移热能力不足以及设备运输受限问题。林达公司基于对国内外大甲醇技术现状的分析，经多年努力开发了能适用于大型化、低循环比工况，具备强移热能力的甲醇反应器技术，专利名“横向管式换热反应设备” （专利号：ZL 00420116978.6） ，一般称作“卧式水冷甲醇反应器” ，通过下述设计来解决以上提到的两个关键问题：（1）在设备大型化方面，以卧式型式取代通常的立式设计，气体在塔内横向流动，流动截面大，流通长度短，这样在设备直径受到限制的前提下，可以通过增加反应器长度来增加催化剂装量和设备能力，和立式轴向塔相比，卧式塔长度的增加不会引起床层阻
18、力增加和因催化剂强度不足导致粉碎等问题，也没有因设备过高而对框架和起吊设备要求更高的问题；（2）在强化移热能力，实现低循环比操作方面采取的设计是：使换热水管横向水平布置，气体在催化剂层中由上向下，与换热水管呈 90错流流动反应，增加传热系数。对水冷换热反应器，换热阻力主要在管外气侧，横向流动给热系数比沿管纵向流提高一倍；（3）甲醇合成的反应热决定于气体在催化剂上反应速率的大小，而反应速率是沿催化剂床层变化的，不论是轴向塔还是7径向塔都是反应开始由低到高，在前半部分有个反应速度的峰值，然后逐步降低，在后半部分反应变慢，反应热也减小，根据这一特点，换热水管从上到下沿气体流动方向可以根据需要疏密不同
19、排列，即在上部催化剂床层反应器速度最大部位采用多而密布管，而后期反应速度和反应热小 图 3的部分少布管，由此解决了低循环比（可小到1以下） ，高进合成塔气CO（可达20以上）下催化剂不超温的难题。该设备创新点为合成塔壳体和换热管均为横向放置，如图3。在横向放置（即卧式）的圆筒形壳体内设置有多组横向换热水管，反应气从另一端封头的出口出塔，作为冷却介质的饱和沸腾水通过进水管、管箱后进入水冷管组内，吸收管外反应热控制床层反应温度。在合成塔壳体内换热管间装催化剂，原料气进入合成塔壳体后通过顶部弓形空间的气体分布器又上到下径向流动，在管外催化剂上进行甲醇合成反应，并与换热管内流动的水错流换热。通过强化传
20、热和反应气的均匀分布，达到均温反应的目的。2.4.3 低压立式水冷甲醇合成塔合成塔结构简图如图4，入塔气由气体进口2 进入合成塔，在触媒层4 进行甲醇合成反应后，通过气体出口7 出塔至换热器。循环脱盐热水经过泵加压后由管口6 经过环管8 进入合成塔水管内5，水在管内强环，将管外的合成气反应热带出塔外，饱和水受热汽化形成汽水混合，通过出水管1 在汽包中分离出中压蒸汽。触媒通过管口可以自卸。甲醇合成塔内设有2 组共10 个测温点，能够在生产过程中更好的监测触媒层温度，对甲醇合成反应了解更加全面。低压立式水冷甲醇合成塔具有如下结构特点：1、管外装催化剂，装填系数可达70%；2 、壳体与内件为分体结构
21、。立式水冷合成塔设计分体结构，不仅有利于设备分开制造，更利于内件单独更换，延长了外筒使用寿命，设备长远投资省；3、换热内件分组连接，便于制造、安装，检修方便。立式水冷合成塔采取“化整为零、化大为小“结构，内件为多个环管组，每组单独制造加工，管子施焊条件好，从而保证了内件制造质量，然后再进行整体组合。内件分组也便于安装和检修；4、催化剂装卸方便。催化剂的装填和卸载都很方便，可以采用通常的简 图4便操作来进行。2.5 出口指标出口甲醇含量 5%7%。2.6 催化剂型号通常采用 C207、NC308。82.7 反应器优缺点2.7.1 低压气冷均温甲醇合成反应器 优点：a、低压气冷均温甲醇合成反应器是
22、全新的反应器结构，为国内外首创，采用独特的大小两种弯头的双 U 型管冷管胆结构作为换热元件。小弯头 U 型管套在大弯头 U 型管内构成一对双 U 型管，双 U 型管中大小弯头 U 型管反向排列套装，气体在每两根相邻冷管内上下流动，方向均为逆流，达到催化剂层等温均温反应的目的。另一种型式是环管位于催化剂上方的自由空间，双 U 型管位于催化剂层中，冷管没有焊接点，全自由伸缩符合密封结构;另一种型式是具有上下环管，冷胆管有上环管和下环管，上环管连接进气管和下行冷管，下环冷管连接上行冷管和下行冷管。第二种型式已经成功应用于 200kt/a 甲醇反应器上。b、该反应器催化剂装填系数大，同样生产能力和催化
23、剂装量下，反应器体积大幅减小。提高合成压力时，内件中管内外压差并不相应增加，除了壳体设计压力相应增加外，并不增加合成塔内件加工制造难度。c、温度调节的主要手段有：增减循环量、改变入塔气温度、调节入塔气组成，其中调节回路循环量最为便利有效。d、采用气气传热，能保证长期稳定运行，不会出现水冷反应器因管子泄漏而引起装置全面停产问题。e、性价比高，制造周期短，合成塔投资省。缺点：a、 反应器内只有气一气换热，热能利用率不高。b、 气体在塔内呈轴向流动， 阻力降较径向流大。c、 由于冷管呈型，在型管的两端口温差约60C。d、 在已有的装置中，副产的蒸汽压力仅0.8一1Mpa,，用于精馏。2.7.2 卧式
24、水冷甲醇合成反应器林达卧式水冷甲醇合成反应器显示出一系列均温、高效、易大型化的突出优点。a、合成塔催化剂装填系数大，从而有利于缩小合成塔尺寸。立式管壳式甲醇塔催化剂只能装在反应器管内，只占合成塔容积的 1/3，而卧式管壳塔则可以方便的装在管外，催化剂装量可提高约一倍，且催化剂装卸方便。b、均温高效反应，表现在：采用管外催化剂层中气体由上到下与换热管内水错流传热，大大提高传热系数，大大缩小并流和逆流传热中的管壁效应；可根据气体在催化剂床中速度变化来优化换热管排列。c、提高了移热能力，使催化剂床层温差大幅减小，达到均温或等温的反应效果，从而能充分发挥催化剂活性，提高甲醇合成率和催化剂生产强度，同时
25、均温反应有提高了选择性，减少副产物量，减少原料气消耗量，提高产品质量，均温还延长催化剂使用寿命。d、均气、高效，上下方向径向流气体分布均匀，提高了合成效率。e、低循环比、低压降合成电耗少，副产蒸气压力高、热量回收好。高移热能力可采用低循环比到 3 左右，出塔甲醇浓度提高到 8%左右，低床层和大流动截面的径向流使塔压差小与 0.05Mpa。低压降和低循环量使循环机电耗降低 30%以上，高出塔甲醇浓度副产蒸汽压力高，使吨醇副产中压蒸汽量提高到 1.2t 以上。f、投资低。一是因为合成塔催化剂装填系数大，结构紧凑尺寸小，材料省，同时因合成9塔壳体和内件分开，提高壳体使用寿命，降低合成塔材料要求，从而
26、节省合成塔费用；二是合成循环比大幅减低，出塔醇净值提高，合成配套设备循环机、换热分离设备和管道设备投资降低；三是卧式合成塔省去大型立式塔所需基础和大型吊装设备费。g、结构简单可靠。采用卧式换热管，一端可自由伸缩，无热应力。h、易大型化。一是在合成塔直径受限制的情况下可以增加长度来扩大能力；二是外壳和内件分开，可到现场组装；三是内件即换热管化整为零，可分成多组到现场组装。2.7.3 低压立式水冷甲醇合成塔a、移热能力强（1）国内应用较多的管壳式合成塔，装催化剂的管子完全浸在管外饱和水里，比冷面积虽较大，但由于饱和水流动较慢，管外壁面将形成较厚的热边界层，而边界层厚度的增加是影响传热效果的关键。（
27、2）水冷合成塔通过锅炉水强制循环与催化剂层换热，提高了循环水流速，边界层厚度减薄。b、反应热利用率高，副产中压蒸汽。高蒸汽产率和高能量利用，吨甲醇副产2.5MPa(g)以上中压蒸汽 (210进水)。c、催化剂用量小合成塔移热能力增强，甲醇反应热不易在催化剂层积聚，催化剂层温差小，催化剂整体活性提高，空时产率高，同等能力下催化剂用量小。d、循环比小循环比大，有利于缩小催化剂床层温差，但动力消耗增加，合成设备生产负荷加大。循环比低，不利于传热。本项目所推荐合成塔，由于移热能力强，循环机的动力消耗和水冷器的冷却负荷降低，运行成本下降。e、合成塔阻力小立式水冷合成塔触媒装在管外，流通截面大，合成气在塔
28、内阻力比管壳式要小。f、粗醇副产物少立式水冷合成塔能够及时将反应热移出塔外，较好的控制催化剂层温度、且温差小，因而副产物生成少，甲醇精馏消耗降低。g、合成塔计算模拟保证了反应性能林达公司开发了多类型的甲醇合成合成塔计算模型，并用实际生产数据对模拟结果进行校核验证，实践证明模拟值和实际值基本吻合，模拟结果作为设计依据是可靠的，这也充分表明林达开发的大型均温甲醇合成塔技术无论从软硬件方面都具备了较强的水平，完全适用于大型甲醇合成装置2.8 研究资质低压均温甲醇合成塔技术于2004 年获得国家技术发明二等奖；2006年中国化工行业技术创新示范企业；1997年国家科技进步三等奖；2006年国家火炬计划
29、项目证书；2002年中石协科技进步二等奖；2003年杭州市科技进步一等奖；101996年国家八五重点科技攻关计划。2.9 业绩序号 用户名称 设备直径 生产能力 交货投产 投 用 情 况1 哈尔滨气化厂 2000 60kt/a 2000 年 改造后增产 50%2 哈尔滨气化厂 2000 80kt/a 2001 年 超过设计能力3 江苏武进化工厂 1400 20kt/a 2004 年 运行良好4 河南中原气化厂 2000 70kt/a 2003 年 超过设计能力5 山东垦利化肥厂 1600 30kt/a 2003 年 运行良好6 河北邯郸新阳光 1400 20kt/a 2004 年 运行良好7
30、云南曲靖焦化 2000 80kt/a 2004 年 运行良好8 河南骏马集团 2000 80kt/a 2006 年 管内水冷9 福建漳州长泰 1600 30kt/a 2007 年 已完工交货10 陕西渭化集团 3000 200kt/a 2006 年 设备安装完毕11 内蒙天野集团 3000 200kt/a 2005 年投运 成功投运12 大连大化集团 3200 300kt/a 2007 年 合成塔加工完毕13 辽宁本溪 1900 30kt/a 2006 年 施工图设计14 宝钢梅山 2400 100kt/a 通过专家评审 施工图设计15 山西潞安 3200 200kt/a 2005 年 完成工
31、艺包16 山西交城 3900 600kt/a 通过专家评审 施工图设计17 山西天浩 2100 100kt/a 2007 年 施工图设计18 内蒙古苏天化 3400 180kt/a 2007 年 施工图设计（卧式塔）19 陕西榆林 2100 100kt/a 2007 年 设备安装20 山西兰花 3000 200 kt/a 2007 年 设备安装21 呼伦贝尔东能 200 kt/a 2007 年 设备安装3 南京国昌公司3.1 公司简介南京国昌化工科技有限公司是以 NC 型轴径向氨、甲醇合成内件技术的主要发明者、合成氨方面专家、国内知名学者吕仲明教授为首创建的集科研、制造、服务于一体的高科技民营
32、企业。公司下设：设计研究所、技术经营部、生产部、企业管理部、计划财务部。 公司地处南京市中山科技园，占地 100 余亩，资产总额近 3500 万元，公司现有职工总人数近 150 人，其中教授级高工 1 人，高级工程师及高级经济师 16 人，工程师 31 人。公司充分发挥所处地域的人才、技术及配套能力等优势，形成了集科研开发、工程设计、制造安装、技术服务为一体高科技企业，同时与南化集团研究院以合同方式建立紧密型技术合作关系，是南化集团研究院唯一转让 NC 型内件技术独家生产的专业制造厂。 国昌公司主营石油和化工设备的研究开发、设计和生产，5 年来先后承担合成氨、甲醇、合成氨原料气净化以及相关化工
33、生产设备的成套设计和制作，为国内外众多氮肥厂、11甲醇厂完成了氨合成、联醇、高、中、低压单醇、非等压醇烷化净化、分子筛干燥,等系统的新建和改、扩建工程，生产制造了 800-2200 氨（甲醇）合成塔内及附属设备 150 余台。其单套氨合成系统生产能力达 6-20 万吨/年，单套甲醇合成系统生产能力达 3-20 万吨/年。产品遍及全国 30 多个省、自治区，并远销东南亚。 近年来，国昌公司自主研究开发的 GC 型轴径向低压甲醇合成技术已在国内部分甲醇生产厂应用成功，经专家现场测定各项指标均超过设计值。该技术的发明填补了我国轴向低压甲醇合成技术的空白，达到了国际先进水平。同时也为我国甲醇工业提供了
34、一种技术先进，造价低且易于实现大型化的甲醇新装置。 国昌公司近期将氨、甲醇合成技术向更深层次发展，致力于把已开发成熟的低压氨合成技术推向国内大、中型氨合成装置；把最新研制的低压甲醇技术应用于 30-60 万吨/年的甲醇生产装置上，把具有专利的非等压醇烷化净化技术和分子筛干燥净化工艺用于环保节能的净化装置。国昌公司更为远期的规划，是将公司发展为集合成氨（甲醇）的原料气体制取、净化、输送、合成、催化剂研制为一体综合型的高科技企业，为我国石油和化工行业的发展提供更好的技术。 3.2 设计规模低压轴径向气冷甲醇合成反应器：150kt/a 、200kt/a ；水冷折流板径向甲醇合成反应器：100kt/a
35、 、150kt/a3.3 压力等级低压甲醇合成压力为 4.55.5Mpa3.4 结构形式3.4.1 150kt/a 低压轴径向气冷甲醇合成反应器：塔径 2200mm，两层轴向，两层径向，四层绝热，两段横插式层间换热。见图 53.4.2 150kt/a 水冷折流板径向甲醇合成反应器该甲醇反应器由外筒和内件组成。内件有径分布器、径向集气筒、分水联箱、集水联箱、换热板速等主要元件组成。板内走水、板间装填催化剂。结构见图 6.气体由上部进入，沿内外件之间环隙经过径向分布器依次进入催化剂床层，在催化剂床层内不断改变气流方向，来自第一层两换热板之间的气体分别沿顺时针及逆时针两个切线方向流经第一层换热板与第
36、二层换热板之间催化剂床层（第 2 层催化剂床层） ，然后气体由经过第二层换热板与左右两块换热板之间形成的气流通道进入第二层换热板与第三层换热板之间的催化剂床层（第 3 层催化剂床层）沿顺时针及逆时针两个切线方向流经第 3 层催化剂床层，然后气体重复上述流动方式，不断改变流动方向和另一方向过来的气体混合，一直到达第 n 层换热板，由第 n 层换热板之间缝隙进入第 n+1 催化剂床层，气体分别沿顺时针及逆时针两个切线方向流经第 n+1 层换热板后进入径向集气筒，由径向集气筒内部中心管流出反应器。12水由下部进入分水联箱，自下而上经过每一块换热板吸收板外催化剂床层反应放出的热量，经换热板内部到达上部
37、集水联箱，经上升管到达气包后，过饱和水蒸发出蒸汽，然后与加入气包的水混合流向下降管进入下一循环。 图 53.5 出口指标出口甲醇含量 4%8%。 3.6 催化剂型号C306 型催化剂3.7 反应器优缺点3.7.1 低压轴径向气冷甲醇合成反应器的技术特点a、运行可靠性高。由于催化床中没有大量冷管，结构简单，制造容易，从根本上排除了因冷管的泄漏引起的泄漏。b、催化剂寿命长。采用多层冷却结构，调节手段多，可实现催化剂最佳温度控制，使催化剂变化的放热曲线和移热曲线同步。c、操作弹性大。可在设计负荷 30%至 110%范围内 稳定操作。 d、床层阻力低。由于大部分催化剂床层采用径向流 图 6技术，是各种
38、塔形中阻力较低的一种。 e、价格低廉，制造周期短。由于结构简单，管材用量少，且为普通材料，设备制造周期也短。f、升温还原容易。全塔可分段进行升温还原。3.7.2 水冷折流板径向甲醇合成反应器的技术特点a、气流沿水冷折流板径向反复折流，由于气流通道截面积始终相同，仅不同直径的气体通道长度不同，故气体进出催化剂床层的流速基本相同。克服了一般径向床层外圆与内圆处流速相差甚大的缺点。使气体在床层中不仅处于均温而且处于匀速的环境，更有利于甲醇的合成反应。b、气体在 n 次折流过程中，每次折流都与相邻气道的气体混合，有利于消除催化剂床层可能出现的局部过热。c、在水冷折流板上冲压许多凹形槽，大大提高了气体传
39、热系数。在低速、低阻力低条件下，气体传热系数可达 1000kcal/（m 2hC）以上。在实际运行中，气水两侧的温差在10C。相同床层温度可以副产更高压力的饱和蒸汽。d、水循环系统的设计合理，做到大小不等水折流板内腔流速相等，同时水循环倍率大。在实际运行中，30%轻负荷时，水循环超过 300t/h，完全实现水自然循环。e、水冷折流板有足够的强度，气侧向水侧方向的设计压差为 3.5Mpa；水侧向气侧的设计压差为 0.5Mpa。f、内件每个可能产生热应力的部件都考虑了热应力补偿，包括每块水冷折流板，确保了内件的安全运行。g、催化剂床层为直径大小不一的环形圆。装填催化剂比管壳式容易，且能做到装填均匀
40、。13并填惰性物，避免了全径向塔上部因为催化剂下沉后造成气体短路现象。3.8 研究资质核心研究人员：吕仲明；国昌公司 2002 年被指定为化工工程建设标准产品定点生产厂，2003 年被中国市场研究中心授予“质量、服务、信誉 AAA 级企业” ，2004 年被评为南京市高新技术企业，江苏省技术经贸资格单位，中国氮肥协会，大、中氮及小氮协会成员单位。3.9 业绩150kt/a 轴径向低压甲醇合成反应器 2005 年 4 月在山东久泰源成功投产，200kt/a 轴径向低压甲醇合成反应器近期将在山西同世达投用；2800mm 水冷折流板径向合成反应器2007 年 2 月在河南鹤壁宝马化肥厂低压甲醇装置中
41、应用，设计产能 100kt/a，现可达到期望值 150kt/a。4 华东理工大学4.1 公司简介华东理工大学大型工业反应器工程教育部工程中心以大型石油化工、煤化工、生物化工过程为研究对象，在大型化工固定床反应器、移动床反应器、多相床反应器、高粘流体反应器、气流床反应器、过程耦合强化反应器、生物反应器的开发、放大及模拟与优化、数字化设计、自动化控制、特殊加工方法等方面积累了丰富的应用基础和实践经验。特别是近几年以来，成功开发了多套大型和特大型石油化工装置，典型的包括（12 万吨年）聚酯、 （20 万吨/年）苯乙烯、 （45 万吨/ 年）环氧乙烷、 （ 50 万吨/年）甲醇、乙二醇，碳酸二甲酯成套
42、技术，盐湖资源综合利用等成套技术和煤气化、电厂脱硫等大型工业反应器技术，以及在 PTA 装置和乙烯装置的控制与系统集成方面作了大量的研究工作，贮备了相当的理论基础、应用技术；并形成了一套独特的、卓有成效的开发方法，取得了一些具有国际先进（部分国际领先）水平的研究成果，获得国家及省部级科研奖励 21 项（包括 6 项国家科技进步二等奖） ，申请国家发明专利 60 余项（其中已授权 32 项，公开 7 项） ， 授权国家软件著作权登记 6 项，每年为企业创造数亿余元的直接经济效益，在国内享有很高的声誉。4.2 设计规模单塔甲醇生产能力为 200300kt/a，最大单塔生产能力为 300kt/a 甲
43、醇。4.3 压力等级低压甲醇合成压力为 4.55.5Mpa4.4 结构形式4.4.1 管壳外冷绝热复合式甲醇反应器立式管束式结构。管内和上管板上面装填催化剂，管间充满锅炉水。反应热通过管壁加热锅炉水，产生蒸汽同汽包维持自然循环，汽包上装有压力控制阀，通过维持恒14定的蒸汽压力来维持锅炉水的汽化压力，从而维持催化剂床层的温度恒定。反应器由绝热段与管壳段组成，催化剂填充在管壳段，反应热传给管外的沸水，以蒸汽的形式回收热量，通过调节蒸汽压力来实现催化床的等温分布，见图 7。该反应器是基 图 7于 Lurgi 列管式反应器的改进并有一定创新。在管壳上部管板上部设置 1m 左右高度的绝热层。4.4.2
44、内冷-管壳式反应器内冷-管壳式反应器由华东理工大学开发成功，该反应器由主反应器和副反应器组成。副反应器为内冷反应器，主反应器为管壳式反应器。原料气经副反应器的冷管升温后进入主反应器的列管内催化床，在接近等温条件下反应,反应放出的热量通过壳程的冷却水撤出。反应后气体从主反应器出来后又进入副反应器的催化层继续反应。此时反应已进入后期，反应的温度低于主反应器催化床的反应温度,对化学平衡比较有利。该反应器有助于提高产品收率和原料转化率，提高了催化剂使用寿命。该反应器具有单系列产能大、能量利用合理、副产蒸汽及床层温度合理等优点。4.4.3 径向流动反应器径向流动反应器由华东理工大学和宁波设计院在国外径向
45、反应器和副产蒸汽反应器的基础上，开发的一种径向副产蒸汽固定床甲醇合成反应器。该反应器在径向反应器内设置了1组水冷管，使反应产生的热量以蒸汽的形式撤出。据称，该反应器与轴向反应器相比,同产能下,可减少催化剂用量20% 30% ，有效利用率可提高 15% 20%，是一种具有较大工业化前景的大型甲醇合成反应器。4.5 出口指标出口甲醇含量 4%8%。4.6 催化剂型号对催化剂的适应性强，可使用国产催化剂 C302、NC307、XNC98 型催化剂和国外催化剂。4.7 反应器优缺点分析优点：a、能量利用合理，副产中压蒸汽，回收高位能量。可回收高位能量，生产2.0Mpa、180C 蒸汽4.0Mpa 、2
46、5060C 的蒸汽。对以煤为原料的合成气，吨甲醇可副产中压蒸汽约 1.1t。b、温度调节方便、迅速、有效。床层温度可通过汽包的压力进行调节，对热点和灵敏点温度的调节迅速有效。c、床层温度分布合理，催化剂时空收率高。床层温度优化分布，绝热层可在较低温度下进行反应；管壳层在接近等温下反应；催化剂生产强度大，时空收率高。d、催化剂使用周期长。原料气中即使有微量毒物，可被截面积很大的绝热层催化剂吸附，不影响管壳层催化剂发挥作用。鉴于温度控制合理、优化，催化剂层不会超温，因此可实现催化剂的长周期运转操作。e、催化剂装卸、还原方便。上封头设有人孔，催化剂装填方便；设有卸催化剂孔，催化15剂直接放出；催化剂
47、还原时，只需将原通过冷却介质侧，改通过蒸汽加热即可，十分方便。f、反应器的操作适应性强。（1）对催化剂的适应性强，可使用国产催化剂 C302、NC 307、XNC98 型催化剂和国外催化剂；（2）对原料气的适应性强，可使用以煤为原料的合成气（新鲜气 CO26%28%） ，也可以使用以天然气为原料的合成气（CO11%13%） ，还可以使用焦炉气转化的合成气（催化转化和非催化转化） ；（3）对进口温度适应性强，操作前期可控制床层进口温度 195200C，中期 200210C，后期 210220C，若有变化，也有适应性。（4）操作弹性大，可在 50%110%负荷下操作。 g、产品质量好。由于床层温度
48、控制好，所以副反应少，高级醇、醚、醛少，粗甲醇产品质量好。缺点：a、其壳体和管板、反应管之间采用焊接结构，为消除热应力，对塔体的制造、材料要求均比较高，结构复杂，制造难度大，维护成本高；b、因采用列管式，列管占用了反应器大量的空间，使催化剂的装填量仅占反应器的30%；c 、由于管内外传热温差较小，所需传热面积大，比冷面达 125m2/m3；d、该反应器用副产蒸汽直接从催化剂床层移热，由于受蒸汽压力限制，在催化剂使用后期难以提高使用温度；e、限于列管长度，扩大生产时，只能增加列管数，扩大反应器尺寸，生产操作弹性较小。4.8 研究资质核心研究人员：房鼎业、姚佩芳、朱炳辰。获得奖励：1、2006 年， “新型低压甲醇合成催化剂的工程应用研究” ，中国石油与化学工业协会科技进步三等奖。2、2006 年， “绝热管壳复合型低压甲醇合成反应器的开发与工业应用” ，山东省科技进步三等奖。3、2002 年，绝热管壳复合型甲醇合成反应器，中国石油与化学工业协会科技进步二等奖。4、1997 年，甲醇合成铜基催化剂动力学研究与年产 20 万吨甲醇合成反应器模拟放大，上海市科技进步一等奖。5、1990 年，轴径向冷管型合成塔的开发与应用，国家教委科技
