在合成氨生產(chǎn)過(guò)程中，始終伴隨著熱量交換，特別對(duì)化肥企業(yè)來(lái)說(shuō)夏季氣溫上升，壓縮機(jī)出工不出力現(xiàn)象普遍存在。

  夏季氣溫上升，半水煤氣脫硫后進(jìn)人清洗塔清洗，而清洗塔在烈日暴曬下，溫度高達(dá)40—43cc，使半水煤氣在40cc的水飽和蒸汽壓為880mmH 0 (8.63kPa)，半水煤氣在2 600mmH 0(25.50kPa)(G)出清洗塔進(jìn)人壓縮機(jī)一段，一般由清洗塔到壓縮機(jī)一段的半水煤氣總管長(zhǎng)100m，流速為8 10m/s，溫度到達(dá)壓縮機(jī)前可達(dá)到44cc，因而壓縮機(jī)在夏季存在“有氣無(wú)力”的現(xiàn)象。

  在夏季水溫高，壓縮機(jī)“有氣無(wú)力”、傳熱效果差、能耗高是制約合成氨生產(chǎn)的主要問(wèn)題，對(duì)化肥企業(yè)來(lái)說(shuō)，夏季是銷(xiāo)售旺季，需要生產(chǎn)裝置滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行。針對(duì)以上問(wèn)題我們經(jīng)過(guò)了反復(fù)的研究，決定采用新型列管式石墨換熱器，用在壓縮機(jī)一段前，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

  1 新型石墨換熱器設(shè)備

  (1)不透性石墨材料

  不透性石墨是一種由人造石墨及合成樹(shù)脂通過(guò)浸漬、壓制、澆鑄等方法制得新型的結(jié)構(gòu)材料，它和其它一切非金屬耐腐蝕材料的區(qū)別在于，除了具有高度的化學(xué)穩(wěn)定性能，還具有極高的導(dǎo)熱性能且不污染介質(zhì)，不易結(jié)垢，因而大大的擴(kuò)展了其應(yīng)用范圍。

  在化學(xué)穩(wěn)定性方面，不透性石墨除了強(qiáng)氧化性酸及堿外，對(duì)大部分化學(xué)介質(zhì)都是耐腐蝕的，特別含氯離子的介質(zhì)。在導(dǎo)熱性方面，浸漬石墨的導(dǎo)熱系數(shù)為

  100～l10W/m·K，其導(dǎo)熱系數(shù)和銅、鋁相仿，是普通碳鋼2.5倍以上，通常將其制作熱交換器就是根據(jù)這一特點(diǎn)。

  在熱穩(wěn)定方面，酚醛浸漬石墨一般可以承受l70 左右的溫度，其熱膨脹系數(shù)很小，大約為0.4～0.45×10 /K。

  (2)新型熱交換設(shè)備

  新型列管式石墨熱交換器兩端為固定管板，管板與換熱管連接使用高彈性耐腐蝕橡膠材料，實(shí)行三道彈性密封，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗震性好、傳熱性能好，且操作阻力小，易維護(hù)和清理。徹底消除了傳統(tǒng)石墨換熱器結(jié)構(gòu)上因粘結(jié)劑與浸漬石墨塊材料線(xiàn)脹系數(shù)的明顯差異所引起的應(yīng)力破壞，消除了溫度作用下石墨換熱管“差異伸長(zhǎng)”和溫度不均布因素導(dǎo)致的破壞作用。即使在溫差較大條件下，運(yùn)行仍然穩(wěn)定可靠。設(shè)備全部采用活性連接，換管方便，換熱面積不減少，避免因堵管造成的整機(jī)報(bào)廢情況。該新型石墨換熱器許用壓力可達(dá)到1.0MPa，使用溫度可達(dá)到150 cc。

  2 在合成氨中的應(yīng)用

  為了解決壓縮機(jī)“有氣無(wú)力”問(wèn)題，以前有一些廠家采用以噴淋式和噴射式為主的混合熱交換器，有的直接采用冷凍水進(jìn)行降溫。前者存在著諸如電耗高、有效氣體成分損失、氣水分離等系列問(wèn)題，而后者投資大、耗能更高。在壓縮機(jī)前增設(shè)石墨管煤氣冷卻器，考慮到夏季煤氣溫度平均46cC，故而采用溫度較低的一次性地下水(溫度為l 6 )對(duì)煤氣進(jìn)行冷卻，這樣壓縮機(jī)一段人

  口溫度在夏季可降低10~C以上，可以始終保持壓縮機(jī)滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行。

  (1)應(yīng)用情況分析

  根據(jù)克拉伯龍方程：PV=MRT可知，降低壓縮機(jī)一段進(jìn)氣溫度，可以提高壓縮機(jī)打氣量。以8×104t/a合成氨計(jì)算(投資約50萬(wàn)元)，其新型石墨換熱器傳熱面積為712mz，按降低l0cc計(jì)算，可增加輸氣量為2_3%。

  (2)經(jīng)濟(jì)效益

  在正常情況下，原來(lái)系統(tǒng)日產(chǎn)氨280t，則按氨產(chǎn)量折算，新型石墨冷卻器投產(chǎn)后可增加產(chǎn)量280×2.3%=6.44( )，高溫季節(jié)按每年150天計(jì)算，則每年因此增加產(chǎn)量6.44×l50=966(fa)。按合成氨價(jià)格l 800元/t，噸氨耗煤700×1.3=900元，噸氨其它費(fèi)用50元，耗水費(fèi)用約500元/天，則每年增加效益：(1800—900—50)×966一l50×500=74.61萬(wàn)元

  通過(guò)以上計(jì)算可以看出，合成氨生產(chǎn)裝置在壓縮機(jī)一段人口采用新型石墨換熱器可有效提高設(shè)備運(yùn)行負(fù)荷，增收節(jié)能，不到一年即可收回設(shè)備投資。

  總之，從平度天柱等幾個(gè)廠家使用情況來(lái)看。新型石墨換熱器的使用取得了令人滿(mǎn)意結(jié)果。我們相信，其使用前景將會(huì)更好。