合成氨高温高压管道设计浅谈

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1、合成氨高温高压管道设计浅谈　　　　【摘要】氨作为当前化工行业重要的材料，可以应用在化肥、基本有机化工等多个领域当中，为我国化工行业的发展提供了重要帮助。而在氨合成的过程中，需要应用良好的高温高压管道。合理的对高温高压管道进行设计，不仅能够提升合成氨的效率，而且增加了生产的安全性，对合成氨工业具有重要意义。下载论文网/3/　　【Abstract】Asanimportantmaterialofchemicalindustry，ammoniacanbeusedinmanyfieldssuchaschemicalfertilizer，basic

2、organicchemicalindustryandsoon.Ithasprovidedimportanthelpforthedevelopmentofchemicalindustryinourcountry.Intheprocessofammoniasynthesis，agoodhightemperatureandhighpressurepipelineisneeded.Reasonabledesignofhightemperatureandhighpressurepipelinecannotonlyimprovetheefficie

3、ncyofsyntheticammonia，butalsoincreasethesafetyofproduction.Itisofgreatsignificancetotheammoniaindustry.　　【?P键词】合成氨；高温高压管道；应力　　【Keywords】syntheticammonia；hightemperatureandhighpressurepipeline；stress　　【中图分类号】【文献标志码】A【文章编号】1673-1069（2017）08-0168-02　　1引言　　社会的进步与经济的增长推动了合成氨工

4、业的发展，使合成氨的生产效率逐渐提升，由之前每套设备生产效率的11t/年，提升到当前生产效率的26t/年，生产效率提升了一倍以上，从而要求设备内具有更大的管径。　　2合成氨工艺介绍　　合成氨的过程中，温度与压力是两个重要指标，如在400℃，压强达到200MPa，无需加入催化剂，可以正常的合成氨。但实际当中，想要达到这一压力指标，往往需要较大的动力，从而消耗更多的材料，导致成本的提升。所以，在我国合成氨工艺中，通常应用20～500MP的压力。同时，从理想的角度而言，生产环境的温度越低，氨合成的越顺利，但温度过低，会减弱反应速率，并且，当温

5、度在500℃时，铁触媒具有最大的活性，所以，我国合成氨工业中通常选择400～500℃的温度。合成氨的过程中，可以利用天然气、无烟煤作为主要原料，其中国外大多以天然气合成氨，而在我国主要以无烟煤合成氨，氨合成时主要按照以下流程合成的：　　造气→半水煤气脱硫→压缩机1，2工段→变换→变换气脱硫→压缩机3段→脱硫→压缩机4，5工段→铜洗→压缩机6段→氨合成→产品NH3[1]。　　3高温高压管道的设计　　在上述氨合成工艺介绍中阐述了我国合成氨环境温度为500℃，压力为20～500MP，所以，对管道材料实际应用时，应保证其达到这一要求。在对高压高

6、温设计时，不仅要按照一般管道设计的要求，同时，还要结合合成氨工艺的特点进行设计，使管道在安全的情况下，只需要投入最低的成本，并且，达到热应力的基础上，确保管道的长度最短，弯头的数量最低。通常情况下，结合设备的布置，通过关系重心偏移法对管道的走向进行设计。之后，根据管道的配置，安装管道支吊架，并通过相应的分析系统，分析整个管道的应力。最后，以分析的结果为基础，对管道走向与支吊架进行调整，使整个高温高压管道符合合成氨工艺的要求，并降低生产工艺中的安全隐患。　　4管道应力分析内容　　静动分析　　我厂对管道进行应力分析时，使用的为CAESARⅡ

7、软件，该软件对管道分析的过程中，主要由静态分析与动态分析两个内容构成。在静态分析当中，主要从下列几个角度分析的：　　一是分析在工作压力下，管道所有的一次应力，避免管道出现形变的问题；二是分析热胀冷缩情况下，管道的二次应力，避免管道出现疲劳损坏；三是分析管口的作用力，确保合成设备顺利工作；四是分析支吊架的作用力，为支吊架在整个管道系统中发挥出重要的作用打下良好基础；五是分析法兰的作用力，避免出现法兰泄露问题。　　在动态分析中，主要从下列几个角度分析的：一是分析振动频率，避免整个管道出现共振；二是分析强迫振动响应，控制管道振动与应力；三是分

8、析压缩泵气液柱频率，避免产生共振；四是分析压缩泵压力脉动，确保压力脉动参数在规定的范围内；五是地震分析；六是分析安全阀，避免出现泄露问题。　　一次应力与二次应力分析　　所谓的一次应力，指的是管道使用过程中，