合成車間更換φ1600合成塔觸媒技術
方案編制: 彭涵軍
審核:批准:
三化合成車間
2023年12月
一、總則
本方案適用於4#氨合成塔，設計壓力為31·4mpa，內件設計壓差0.8mpa，設計溫度在550℃以下的公稱內徑為1600mm多層冷激列管式氨合成塔的檢修技術及驗收方案。
二、4#氨合成塔的結構特點
2.1、合成塔的結構：
氨合成塔由塔體和內件組成，內件由列管式換熱器、觸媒筐、冷激管、分布器1、2、中心管、不秀鋼冷管（組合件）、電加熱器和熱電偶等組成。
2.2、氨合成塔的特點；
本裝置用於對精製後的氮、氫氣在塔內高溫、高壓及觸媒參與下進行氨的合成。
三、主要技術效能
表1主要技術效能
四、檢修準備工作
4.1、本次檢修為在大修期間初步檢修時間定20天，主要檢修專案為更換內件觸媒、塔體檢測及內件零部件檢查修復更換，所需鉗工16人、起重8人、電焊3人、氣焊1人。
4.2、停車前，車間技術安全人員要將檢修所需備件和材料查對核實清楚，對參與檢修的人員進行技術和安全交底。
五、工藝交出流程
12月20日12：00配合一淨停車，4＃氨合成系統停車：
5.1、4＃調壓器應先聯絡檢查，能夠正常使用。
5.2、提前2~3小時聯絡關冰機送4＃氨合成系統加氨閥及氨罐來加氨總閥，蒸發盡各氨冷器與加氨管內液氨。
5.3、等一淨化停車後，由值班主任指揮，關4＃氨塔補充氣手動和電動閥，開電爐進行迴圈降溫，速率控制在40~50℃/h，到100℃以下停透平機（降溫期間可根據情況看是否停一台透平機）。
5.4、壓淨冷交和氨分離器內液氨，並緩緩送氣吹淨輸氨管內液氨（注意輸氨管壓力不得超壓）。壓氨完畢後，關各道放氨閥，通知氨罐全關4＃氨塔來液氨總閥。合成系統卸壓。
5.5、關水冷器進回水；4＃廢鍋停車後，關蒸汽出口聯通閥，卸盡鍋爐內壓力和液位。系統卸壓至零後，關塔進出口閥，系統用n2置換至合格，交出檢修，更換觸媒。
六、 拆卸塔上頭各部件
6.1、盲塔主進和塔出；
6.2、卸冷激氣管並吊下，電工卸小蓋螺栓（m68）用鋁皮包撬槓頭，輕撬小蓋，起吊電爐絲，無關人員遠離現場；
6.3、儀表卸四根測溫套管螺栓（m39 s60）吊出熱電偶、測溫內套管；
6.4、用板尺、線繩找測溫套管中心，在大蓋、塔壁上做好標記；
6.5、用m125×4液壓拉伸器松大蓋螺母，卸掉螺母對應的螺栓做好標記，測量大蓋盆墊縫隙，大蓋方位，做好標記後起吊大蓋；
6.6、測量內外筒環隙尺寸及內外筒上平面距離，測量各管口到塔壁距離，塔壁、觸媒筐、筐蓋對正做好標記，各尺寸記錄後，用20mm盤根把環隙擋住，觸媒筐上的螺栓孔用白布堵好，各管口用白布堵嚴，待觸媒筐放完後準備刨筐蓋，卸金屬軟管並取出；用專用盲板將中心管盲上，中心管盲板進氣嘴和閥門保留，以備置換用。
6.7從塔出口取樣管線上充入氮氣，將塔內置換乾淨。用碳弧氣刨掉熱電偶中套管並卸掉該中套管，刨開冷激氣管偏心盒蓋，刨開觸媒筐蓋用手鑽打爛冷集氣管填料，中套管等，並將爛填料去除，測量篩網板與塔沿的距離，做好篩網板的位置記號揭去篩網板。
每根外套管上焊乙個dn50的法蘭，以此作為起吊裝置。
6.8、用預先製好的內件盲板將內筒蓋住，兩根下降管一起罩住（盲板不要上螺栓），在卸觸媒時，用以消除煙囪現象，防止觸媒與大量空氣接觸而燃燒。
七、卸氨合成塔觸媒
7.1拆下自卸管口蓋板，取下觸媒擋環，用ф16圓鋼捅下卸料管內的瓷球或鋼球。
7.2、遇到觸媒不卸時，採取以下辦法：
a) 揭開內筒蓋板（盲板），用木榔頭敲擊中心管盲板；
b) 用吊大蓋的吊具拉緊測溫套管，用木棒邊敲邊搖邊緩緩地將外套管抽出。此過程就是要鬆動外套管四周的觸媒。卸下的觸媒應及時淋水移走，以免影響工作環境。
c) 在這部分觸媒卸完後，又堵好自卸管，防止空氣大量對流，然後到塔上，將另外的熱電偶外套管，邊搖動邊吊起來，以便另一方向的觸媒沉降下去，再利用自卸管卸掉這一部分觸媒,直至二側觸媒。
d) 卸出的觸媒見空氣氧化，溫度公升高且粉塵大，提前準備水龍頭帶澆水，並提前準備口罩、風帽、防護眼鏡；
e)、進觸媒筐清觸媒，鞋子要套上石棉套；
f)、0.5公尺深以下作業，要帶上吸氧面具和安全帶，應輪流作業，專人監護；
g)、當觸媒遇空氣因強烈氧化而產生高溫，應防止燙傷；
h)、卸觸媒的時候，應做到「上通下不通」——即任何時候都要防止空氣對流，防止因觸媒氧化產生高溫燒壞內件。
7.3、卸完觸媒後，用盲板盲住內筒（上緊螺栓）；
7.4、按正流程用空氣吹淨觸媒筐，從卸料口排出，如無法吹掃則在吊出內件後再清理。
八、卸合成塔部件：
下部：8.1、 安裝卸觸媒短節及長管卸觸媒，卸完後，去掉卸觸媒工具插板，用s95扳手卸短節螺栓，用s103扳手、5t導鏈、吊錘松四通螺栓，緩慢放下四通，避免碰壞絲圈；
上部：8.2、起吊二層分布器，一層分布器；
8.3、安裝冷膽吊裝工具，垂直起吊冷膽，吊出後平放到地面試壓；
8.4、吊出支架套筒；
8.5、吊換熱器定位架；
8.6、安裝中心管試壓工具，安裝兩半扣，起吊中心管換熱器；
8.7、安裝內筒吊裝工具，起吊內筒，並用白布擦除內筒壁油汙，並做好方位標記；
8.8、內筒吊出後，清除中心管、鞋料口填料，用洗油清洗乾淨，並試驗填料絲圈順利擰動；
8.9、清洗塔內壁及底部雜物，打磨塔壁焊縫，南京鍋檢所檢測。
九、內件安裝及觸媒的安裝
9.1、換熱器和不鏽鋼冷管元件安裝前必須進行試壓檢查，並且符合各部件與觸媒筐尺寸是否正確。檢查各分布器和觸控筐的網板有無破損，必要時更換網板。
9.2、內件筒件（即觸媒筐）安裝。使內件筒件（即觸媒筐）兩觸媒卸料管插入外筒的觸媒卸口管內，用四塊楔鐵調整好內、外筒環隙間距；（環隙間距約為21mm左右）
9.3、裝填內件筒體底部支承筒內，底部熱交自重密封填料，要求裝9~10圈即可，上部留有一定餘地，即15~20mm；
9.4、 裝填觸媒自卸管內的填料（此處填料密封的壓差最大，一定注意此處填料壓的質量）。要求先利用大蓋螺栓和自製槓桿壓住內件筒體，再用15t力千斤頂一圈一圈地壓緊填料和填料壓環，鎖緊填料壓蓋，裝上觸媒擋環，上好卸料口蓋板，在卸料管內裝入鋼球或陶瓷球；
9.5、 安裝換熱器、中心管。吊入就位時，要保護尾管的兩處外螺紋，接著將換熱器定位架放入，根據該定位架上的熱電偶外套插入孔，確定其方位（要求熱電偶插入孔e1、e2、e3、e4的中心線與外筒裝置法蘭頂面作的熱電偶插入孔方位一致）。
並且調整換熱器筒壁與徑向筐內壁間距均勻（大約2mm）。然後擰緊定位架上的定位螺栓；
9.6、插入熱電偶外套管e1、e2、e3、e4；
9.7、安裝好上部定位盒，堵住中心管。內外筒環隙、熱電偶外套管。按《觸媒填裝方案》將下絕熱層的觸媒裝填到換熱器殼體封頭焊縫處；
9.8、安裝支架套筒。取出上部定位盒，安裝支架套筒，插入熱電偶外套管e2；
9.9、安裝段間冷卻器。安裝時採用已製作好的四根引導管（φ57*3.5鋼管），插入相應的熱電偶外套管內幫助定位；
9.10、 裝填內冷層的觸媒。待段間冷卻器就位後，堵住四根公升氣管，堵住分氣筒與中心管之間環隙，安放上部定位盤，再堵住中心管、環隙熱電偶外套管等。
按《觸媒填裝方案》裝填內冷層的觸媒，直到分氣筒口以下60~70mm處；
9.11、安裝混合分布器（ⅰ）。待內冷層觸媒裝至分氣筒口以下60~70mm處，取掉所有堵塞物（除四根公升氣管外），取掉上部定位盤。安裝混合分布器（ⅰ）；
9.12、裝填絕熱層觸媒，待混合分布器（ⅰ）到位後，安放上部定位盤，堵上中心管、環隙、熱電偶外套管、冷激管。按《觸媒填裝方案》裝填中絕熱層觸媒，直到混合分布器（ⅱ）支撐圈以下200mm左右，然後取掉所有堵塞物，取掉上部定位盤；
9.13、安裝混合分布器（ⅱ）；
9.14、裝填上絕熱層觸媒。待混合分布器（ⅱ）安裝定位後，安放上部定位盤，堵住中心管、環隙、熱電偶外套管，按《觸媒填裝方案》裝填上絕熱層的觸媒，直到中心管管口以下300mm處，然後取掉上部定位盤；
9.15、裝填底部反應氣出口（b管）和反應氣進口（a管）處的填料；
a、首先用50t千斤頂壓住中心管，然後裝填反應氣出口填料。採用50t力千斤頂一圈一圈地頂壓，然後上好填料壓環和填料壓蓋。鎖緊填料壓蓋要求採用加力杆增加力度。
b、安裝底部四通鍛件，打緊密封螺栓。
c、裝填反應氣進口填料（方法同上）。
d、反應氣進口填料氣密性試驗（反應氣出口填料與筐蓋上的填料一起試）。盲住中心管，盲住反應氣進口，從其中任一處進氣，壓力公升至0.8mpa，能保壓6小時以上不掉壓為合格。
9.16、安裝觸媒筐蓋
a、安放中心管盲板，安裝篩網板。
b、安放觸媒筐蓋，調整短中心管與外筒壁的同心度。
c、插入熱電偶中套管，按圖紙要求留有一定高度，將其焊牢在蓋板的短套管上。
d、焊接觸媒筐蓋和中套管。
e、裝填下降管、冷激氣管的填料（要求採用15t力千斤頂一圈一圈的壓緊）。
f、筐蓋上焊縫、填料氣密性試驗。盲住反應氣出口管，盲住反應氣的進口管，盲住短接中心管，盲住兩下降管、兩冷激管、一根零公尺冷激管，從任一盲板處進氣，公升壓至0.8mpa，用肥皂水塗抹所有焊縫處和填料處，不冒泡為合格。
然後保壓6小時以上不掉壓，證明反應氣出口管填料和卸料管口填料合格。
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