1.1工艺原理和特点

KBR合成回路专利技术结合了经过充分实际证明的工艺特点和设备设计（如下所述），过去 的 55 年以来，KBR 一直积极致力于提高合成氨技术的特点，这些技术创新和进步已体现在 KBR 专有的技术设计工厂内以取得连续安全，可靠和低成本的操作。

1.1.1关键工艺特点

A、相比其他提供商的总和，拥有更多的合成回路经验

B、合成回路基于高纯度合成气的最优化和经过验证的设计

C、卧式合成塔

D、比竞争对手拥有更少的设备，从而降低投资成本。

E、高效合成方案

在KBR的合成方案中，氨合成是通过一个三段床层的卧式合成塔实现的。合成回路的设计具有灵活性可以用于产生中压蒸汽和预热中压锅炉水以用于厂内其他用户的需求，除了具有高回收效率外，蒸汽锅炉和锅炉水预热器也能够帮助稳定合成回路的操作。合成氨的产量直接反映了回收蒸汽和锅炉水的变化，但是不会影响氨合成塔床层温度分布。

1.1.2可靠性

合成氨生产属于日用品行业。KBR已经授权了超过 200 家合成氨工厂。KBR合成氨技术成功的一个主要原因就是我们合成氨工厂的高度可靠性，KBR一直致力于不断提高设计水平，保持在合成氨工厂可靠性上的领先地位。

工厂操作的可靠性是卖方设计的重要因素，可靠性的考虑贯穿工艺设计并且持续整个工程阶段，工艺和设备设计经过细致的安全性和可靠性评估，开车，操作和停车步骤经过精心设计，以保证人员和设备安全。

以下章节汇总了由国际工业调查公司给出的全球范围内合成氨工厂最近表现的三个调查报告。

调查通过几种方式分析停工时间，在线率。在线率一般是衡量工厂表现的最重要依据，指每年生产合成氨的小时数百分比。由于市场原因或者诸如燃料不足的外部原因不考虑在内--仅考虑计划的或者非计划的停工检修。

结果显示 1994 到 1996 年的工业平均在线率为 92.6%。第二项调查显示 2000 到 2001 年的工业平均 在线率为 91.5%。第三项调查显示 2005 年的平均在线率为 91.7%。

三个的调查显示 KBR 技术的合成氨工厂在 1994 到 1996 年的平均在线率为 93.8%，2000 到2001 年的 Purifier 流程工厂为 94.2%，2005 年的 Purifier 流程工厂为 99.1%，这些数据的汇总如表1 所示。

表1、报告的工厂在线率比较

在荷兰的两家KBR的 Purifier 工艺工厂在最近 7 年内的平均在线率为 97.6%，最大连续生产时间为 960 天。位于荷兰的另一家 Purfier 工厂最大连续生产时间为 1475 天，最近在中国竣工的 Purifier 工厂在投料 18 天后生产出产品氨。

尤其需要指出的是 Purifier 工厂生产高纯度合成气，KBR的合成回路对这种进料进行了多年的优化。由此，KBR的合成回路设计对于灵谷化工这种采用煤气化和液氮洗的前端流程能够完美匹配。

1.1.3投资成本

KBR 的设计具有设备少的特点，因此KBR的合成回路比其他设计的设备投资少。

1.1.4开车时间

在合成气进入合成压缩机入口 6 小时后可以生产出合成氨产品，再经过 4 小时可以达到满负荷。

1.1.5关键机械特点

合成塔

KBR的合成塔 105-D 是 KBR 充分检验过的卧式设计，从 1983 年以来， 这种卧式设计已广泛用于 KBR 的工厂，该合成塔是单套卧式压力容器，包含三层绝热层和交换冷却器，合成塔的设计可以取 得高的合成氨转化率(出口氨浓度约 21%)但是非常低的压降（约 2.3bar）。

合成塔包括一个可拆卸催化剂内件和一个压力外壳，内件是催化剂床层与内置交换换热器 122- C1/122-C2 的集成，在内件和外壳间有环行空隙，给外壳冷却气提供通道。

合成塔使用 1.5 到 3mm 的改进磁铁基催化剂，催化剂装填量选择在催化剂末期作为设计条件（在给定条件下，设计寿命超过 10 年）。虽然只有三个绝热床层，但第三个床层的装填量巨大，分拆成两个连续的部分，因此实际上是四个床层。每个床层由金属丝网格栅支撑，工艺气体顺序向下经过所有 的催化剂床层，这种内置流体模型可以最大化的增加总体转化率。

约 60%合成塔进料气流经合成塔壳壁和催化剂筐的环隙以此冷却壳壁，之后流向合成塔第一段床层冷却器 122-C1 的管侧，与第一段床层的反应气体预热后进入第一床层入口；余下的合成塔进料类似 地经过第二段床层冷却器 122-C2，与第二段反应气体预热后与 122-C1 出来的进料气一起混合进入第一段床层。

第三个床层间的两个段隔没有设置换热器，从最后一层出的热合成气经过一段特殊设计的连接管出合成塔，该设计已用于多个卖方的工厂包括在中国的几个工厂。

卧式合成塔的一段开口设置法兰连接，这样内置整体的催化剂筐和内置换热器能够从合成塔内抽出移动，一段特殊设计的导轨和外部导轨系统用于移动式设计。当催化剂需要移动抽出装卸和置换催化剂时，催化剂筐远端装有一组滑轮以供催还剂筐在壳体间的环隙内移动，这种设计的显著优势是无需重 型吊车和支撑结构用于安装和移动催化剂筐。

催化剂内置于卧式床层并具有最小厚度，特殊设计的分布器能够保证合成气体的均匀分布每个床层， 各床层间的大流通面积结合最小床层厚度保证了低压降通过反应器，甚至是在装有比 1.5~3mm 更小和活性更高的催化剂情况下亦如此，由此降低压缩机负荷并使每个通道间的具有高的氨合成转化率。而且，气体向下流经催化剂床层可以消除催化剂流动，在径向流设计的时候也无需额外空间用于催化剂沉降。

组合式氨冷器

组合氨冷器是一个特殊设计的多流股换热器，通过和循环合成气，以及不同温度下的制冷液氨闪蒸换热，合成塔出口气将被冷却。组合氨冷器将多个换热器和昂贵的高压连接管线组合在一个单一的设备中，这种设计减小了合成回路的压降和投资。

该设备的基本原理是采用同心管和一个分隔式外壳，将多个设备组合成一。合成塔出口气通入同心管 间的环行空隙，循环气通入同心管的内管，不同温度和压力下的制冷液氨在各个外壳隔箱闪蒸，这样反应器出口气将同时被循环气和液氨冷剂两个介质冷却。

从 1978年开始，KBR 已经成功的在众多工厂使用组合氨冷器。下载本文