GC反應(yīng)工程新體系與高效反應(yīng)器-2016中國(guó)國(guó)際煤化工論壇及展覽會(huì)

2016年09月01日南京

本單擊此處添加文本題目GC反應(yīng)工程新體系與高效反應(yīng)器開發(fā)與應(yīng)用董維佳本單擊此處添加文本目錄4523南京國(guó)昌化工科技有限公司概況61反應(yīng)工程與GC型反應(yīng)器設(shè)計(jì)理念大型氨合成技術(shù)及反應(yīng)器開發(fā)與應(yīng)用大型甲醇合成技術(shù)及反應(yīng)器開發(fā)與應(yīng)用煤化工合成反應(yīng)器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用國(guó)昌公司未來創(chuàng)新發(fā)展方向本單擊此處添加文本南京國(guó)昌公司概況

南京國(guó)昌化工科技有限公司概況單擊此處添加文本

南京國(guó)昌公司創(chuàng)建于1998年，是一家科技型民營(yíng)企業(yè)。公司創(chuàng)建以來一直從事反應(yīng)工程及合成反應(yīng)器的研究開發(fā)和制造，擁有專業(yè)的技術(shù)底蘊(yùn)，是國(guó)內(nèi)合成反應(yīng)器（氨、甲醇）的專業(yè)制造商。

近幾年來主要是為國(guó)內(nèi)生產(chǎn)合成氨、甲醇以及煤化工產(chǎn)品的企業(yè)進(jìn)行合成反應(yīng)系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)，反應(yīng)器制造和提供配套催化劑。

南京國(guó)昌公司概況企業(yè)發(fā)展軌跡2004-2010

新建和改擴(kuò)建項(xiàng)目1998-2003

中小氮肥升級(jí)改造2011-2016

大型化新建項(xiàng)目研究開發(fā)與市場(chǎng)接軌的新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備和新型催化劑大型氨合成大型甲醇合成煤制油、煤制氣乙二醇、加氫類工程設(shè)計(jì)工程總承包新產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)工程設(shè)計(jì)公司裝備制造公司技術(shù)開發(fā)中心123南京國(guó)昌公司組織化肥類催化劑新能源催化劑石油、有機(jī)化工催化劑類

催化劑公司4組織架構(gòu)——四大版塊組成本單擊此處添加文本

南京國(guó)昌公司概況2005年ISO9000質(zhì)量體系認(rèn)證2006年石油化工示范企業(yè)2007年南京市企業(yè)技術(shù)中心2014年江蘇省知識(shí)產(chǎn)權(quán)貫標(biāo)單位2010年2012年獲南京市高新產(chǎn)品、名牌產(chǎn)品氨、甲醇產(chǎn)品獲行業(yè)支撐技術(shù)獲得資質(zhì)與榮譽(yù)2013年大型氨合成產(chǎn)品獲江蘇省首臺(tái)套本單擊此處添加文本南京國(guó)昌公司科技鑒定與獲獎(jiǎng)獲得的主要成果本單擊此處添加文本南京國(guó)昌公司主要技術(shù)45123大型低壓氨合成工藝技術(shù)及反應(yīng)器開發(fā)大型甲醇合成工藝技術(shù)及反應(yīng)器開發(fā)甲醇制油工藝技術(shù)及反應(yīng)器開發(fā)煤制合成天然氣工藝技術(shù)及反應(yīng)器開發(fā)等溫變換工藝技術(shù)及反應(yīng)器開發(fā)6其它類型合成反應(yīng)技術(shù)（乙二醇、加氫類）技術(shù)發(fā)展軌跡本化肥催化劑輔助設(shè)備關(guān)鍵設(shè)備換熱器分離器氨合成反應(yīng)器煤制油反應(yīng)器甲醇合成催化劑低溫變換催化劑煤制天然氣甲烷合成催化劑甲醇合成反應(yīng)器加氫反應(yīng)器新能源催化劑甲醇制油催化劑焦?fàn)t氣凈化分解催化劑工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)詳細(xì)工程設(shè)計(jì)專有技術(shù)工藝包南京國(guó)昌公司主要產(chǎn)品本單擊此處添加文本大家比較關(guān)心的話題

國(guó)昌擁有這么多技術(shù)和產(chǎn)品，近幾年來

為行業(yè)的發(fā)展提供和解決過哪些問題？為行業(yè)裝備自主化、大型化做了些什么？

本

反應(yīng)工程與反應(yīng)器設(shè)計(jì)反應(yīng)工程與GC型各類反應(yīng)器設(shè)計(jì)理念本單擊此處添加文本

反應(yīng)工程與GC反應(yīng)器的研究化工部科技局針對(duì)70年代引進(jìn)的13套大型合成氨技術(shù)的現(xiàn)狀，于1980年對(duì)南化研究院下達(dá)了大型徑向反應(yīng)器的消化、吸收、開發(fā)任務(wù)。1986年國(guó)家經(jīng)貿(mào)委批準(zhǔn)我國(guó)國(guó)產(chǎn)化八條龍NO.7大型合成氨裝置自主化。呂仲明擔(dān)任項(xiàng)目組長(zhǎng)，1991年開發(fā)完成了15MPa、30萬噸/年氨合成塔及相關(guān)工藝技術(shù)。本單擊此處添加文本分布器的研究數(shù)學(xué)模型經(jīng)典流體力學(xué)的應(yīng)用修正的柏努力方程實(shí)驗(yàn)測(cè)定分布器的壓力分布開孔高度小孔噴嘴阻力經(jīng)典放大和實(shí)踐實(shí)踐數(shù)據(jù)修正結(jié)構(gòu)模型魚鱗板式氣體分布器反應(yīng)工程與GC反應(yīng)器的研究建立數(shù)學(xué)模型，依據(jù)流體力學(xué)相關(guān)理論進(jìn)行基礎(chǔ)論證，建立實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行測(cè)定，對(duì)分布器壓力、不均勻開孔、小孔噴嘴阻力進(jìn)行測(cè)定，利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行修正，最后進(jìn)行大型化設(shè)計(jì)。單擊此處添加文本GC反應(yīng)器——徑向流反應(yīng)器的研究不等徑小孔絲網(wǎng)魚鱗板

徑向催化筐“分氣流側(cè)和集氣流側(cè)雙向補(bǔ)償不等壓差技術(shù)”使設(shè)計(jì)的“不勻度”≤5%不均魚鱗板式徑向流動(dòng)固定床反應(yīng)器專利號(hào)：ZL200520077058.2

氣流從小孔一次分布，魚鱗孔切線二次分布至催化劑床層，均勻度高減少死角，分布效果好。GC型魚磷板徑向分布器功能分類絕熱型冷激型中小型合成氨、中（高）壓聯(lián)醇換熱型大型、中低壓合成氨、單醇等溫型水冷型低壓?jiǎn)未肌⒌蛪郝?lián)醇、乙二醇、合成天然氣氣冷型大型低壓甲醇合成水氣冷串聯(lián)工藝GC反應(yīng)器——分類結(jié)構(gòu)分類軸向型冷激型中小型氨塔、醇塔換熱型大型氨塔、醇塔徑向型水冷型低壓醇、乙二醇、合成天然氣氣冷型大型低壓甲醇合成水氣冷串聯(lián)工藝針對(duì)于實(shí)際工程不同進(jìn)行特定優(yōu)化組合設(shè)計(jì)

GC反應(yīng)器——分類單擊此處添加文本

反應(yīng)工程與GC型各類反應(yīng)器設(shè)計(jì)

合成氨

原理:3H2+N2=2NH3發(fā)展:

壓力：高壓31.4MPa低壓10.0-15.0MPa

產(chǎn)能：千噸級(jí)60萬噸級(jí)反應(yīng)器發(fā)展軸向塔全徑向塔冷激型換熱型國(guó)外引進(jìn)自主化小型化大型化內(nèi)置移熱（層間換熱）外置移熱（廢鍋）單擊此處添加文本

反應(yīng)工程與GC型各類反應(yīng)器設(shè)計(jì)合成甲醇

原理:CO+2H2=CH3OHCO2+H2=CH3OH發(fā)展:

壓力：高壓20.0-30.0MPa低壓5.0-8.0MP產(chǎn)能：千噸級(jí)百萬噸級(jí)反應(yīng)器發(fā)展軸徑向軸向塔冷激型水冷型、氣冷換熱型國(guó)外引進(jìn)自主化小型化大型化內(nèi)置換熱水冷移熱對(duì)大型大型氨合成反應(yīng)技術(shù)及反應(yīng)器應(yīng)用大型氨合成技術(shù)及反應(yīng)器應(yīng)用本大型氨合成反應(yīng)器應(yīng)用成功案例一2010年成功開發(fā)了魯西化工首套36萬噸/年合成氨裝置魯西化工第一套從空分、氣化、凈化、合成幾個(gè)部分全部采用國(guó)產(chǎn)化設(shè)備和技術(shù)。

相隔五年，2015年又完成了魯西化工50萬噸/年氨合成器設(shè)計(jì)與制造本單擊此處添加文本大型氨合成反應(yīng)器應(yīng)用成功案例—2011年09月正式開車，運(yùn)行非常穩(wěn)定本單擊此處添加文本大型氨合成反應(yīng)器應(yīng)用成功案例二2013年山東華魯恒升——30萬噸/年氨合成裝置成功投產(chǎn)！相隔三年國(guó)昌又為其提供60萬噸/年的合成氨裝置本單擊此處添加文本氨合成反應(yīng)技術(shù)及反應(yīng)器應(yīng)用業(yè)績(jī)

魯西化工φ2800（50萬噸/年）已制造完成；華魯恒升φ2800（60萬噸/年）正在制造；山東明水φ2800（60萬噸/年）已設(shè)計(jì)完成φ2400以上氨合成有20多套；φ2800氨合成有4套，

國(guó)昌公司在中、低壓氨合成領(lǐng)域業(yè)績(jī)本單擊此處添加文本大型低壓氨合成反應(yīng)器創(chuàng)新點(diǎn)合成反應(yīng)器內(nèi)件的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

三段全徑帶兩層間換熱器結(jié)構(gòu)。反應(yīng)器中徑向流分布器的設(shè)計(jì)

采用獨(dú)創(chuàng)的魚鱗板切向旋流二次分布器，氣體分布均勻。3、催化劑裝填量的確定

運(yùn)用GC-Reactor反應(yīng)器計(jì)算軟件，使催化劑床層裝填量分布合理。實(shí)現(xiàn)全塔的低阻力

中間換熱器采用折流桿式結(jié)構(gòu)，降塔低阻0.25～0.35Mpa。5、保證大型合成氨內(nèi)件組裝質(zhì)量大型低壓氨合成反應(yīng)器的設(shè)計(jì)中主要考慮一些關(guān)鍵技術(shù)：本單擊此處添加文本大型甲醇合成反應(yīng)技術(shù)及反應(yīng)器應(yīng)用

大型甲醇合成技術(shù)及反應(yīng)器應(yīng)用大型甲醇合成反應(yīng)器的研究與開發(fā)螺旋式氣冷型中間換熱＋冷激式氣冷型等溫水冷型（可軸可徑）徑向分布器和水冷板式換熱技術(shù)中高壓系統(tǒng)百萬噸級(jí)水冷串氣冷甲醇合成工藝本單擊此處添加文本

大型水冷板甲醇合成反應(yīng)器應(yīng)用成功案例一GC型甲醇水冷合成反應(yīng)器的開發(fā)與應(yīng)用40萬噸/年低壓甲醇合成塔◆Φ3500水冷板徑向甲醇塔◆產(chǎn)量1130～1150t/d◆設(shè)計(jì)壓力6.5MPa◆運(yùn)行壓力4.6～4.8MPa◆反應(yīng)器阻力≤

0.2MPa◆熱點(diǎn)溫度≤240℃鄂爾多斯甲醇裝置

大型水冷板甲醇合成反應(yīng)器研究與開發(fā)采用水冷折流板式換熱器，徑向氣體分布技術(shù)，5.0-8.0MPa低壓設(shè)計(jì)，足不同原料工況要求。5.0MPa醇凈值6-7%；8.0MPa醇凈值9-12%；系統(tǒng)自循環(huán)，副產(chǎn)蒸汽1.1-1.3t/t醇專利ZL200820040395.8ZL200820036064.7ZL200920047449.8ZL201320728783.6US7767171(B2)。本GC型水冷板甲醇合成反應(yīng)器特點(diǎn)均溫效果好（板傳熱好、氣體徑向折流）傳熱系數(shù)高（板腔水湍流、氣體折流）阻力低（氣體徑向流）自然水循環(huán)（板腔水易湍流、傳熱好）安全性高（熱膨脹易解決、無厚管板）催化劑裝卸容易（在每一圈換熱板間環(huán)隙裝催化劑）無管板設(shè)計(jì)（采用聯(lián)箱管結(jié)構(gòu)）造價(jià)低（無特殊材料、板材為主）易于大型化

本單擊此處添加文本GC型甲醇水冷合成反應(yīng)器的制造基地本單擊此處添加文本GC型甲醇水冷合成反應(yīng)器的制造基地◆焊縫采用先進(jìn)自動(dòng)密封焊技術(shù)，焊縫

均勻可靠；◆高壓力充壓成型，檢驗(yàn)水冷板焊縫?！糇詣?dòng)點(diǎn)式電阻焊，提高水冷板強(qiáng)度；◆5次水壓試驗(yàn)和氨滲透試驗(yàn)，檢驗(yàn)水冷板及附件可靠性；GC型水冷板甲醇合成反應(yīng)器GC型甲醇水冷合成反應(yīng)器研究與開發(fā)業(yè)績(jī)使用單位裝置能力反應(yīng)器直徑實(shí)施時(shí)間山西

聚源10萬噸/年Φ26002008.03河北新啟元10萬噸/年Φ26002008.03河南鶴壁15萬噸/年Φ28002006.10湖北當(dāng)陽15萬噸/年Φ28002008.02山西靜樂15萬噸/年Φ30002008.05安徽昊源15萬噸/年Φ32002008.0815萬噸/年Φ30002011.1220萬噸/年Φ32002013.10使用單位裝置能力反應(yīng)器直徑實(shí)施時(shí)間河南金鼎20萬噸/年Φ30002008.01新疆國(guó)泰20萬噸/年Φ30002013.10安徽臨泉20萬噸/年Φ32002013.12山東陽煤20萬噸/年Φ32002014.01內(nèi)蒙金誠(chéng)泰40萬噸/年Φ35002009.08山西七一能源30萬噸/年Φ32002010.11新疆巴州40萬噸/年Φ35002012.06山東120萬噸/年Φ35002014.10首臺(tái)水冷板反應(yīng)器水冷板甲醇反應(yīng)器業(yè)績(jī)（5.0MPa等級(jí)）單擊此處添加文本GC甲醇?xì)饫浜铣煞磻?yīng)器應(yīng)用成功案例二內(nèi)蒙古168萬噸/年甲醇裝置本GC甲醇?xì)饫浜铣煞磻?yīng)器制造自動(dòng)焊接穿換熱管國(guó)昌制造氣冷反應(yīng)器“168萬噸/年甲醇裝置氣冷反應(yīng)器國(guó)產(chǎn)化”本GC型甲醇合成氣冷反應(yīng)器開發(fā)與應(yīng)用168萬噸/年甲醇系統(tǒng)中氣冷反應(yīng)器吊裝GC型水冷板甲醇合成反應(yīng)器GC型甲醇?xì)饫浜铣煞磻?yīng)器研究與開發(fā)外筒內(nèi)件換熱管專利：ZL201420503131.7ZL201420503364.7ZL201420503116.2ZL201420503365.1

GC氣冷（換熱式）甲醇反應(yīng)器螺旋漸開線設(shè)計(jì)，氣體分布均勻，設(shè)備結(jié)構(gòu)可靠；反應(yīng)熱由換熱管內(nèi)冷氣移走，反應(yīng)溫度平緩、可控；反應(yīng)溫度呈梯度下降，有利于甲醇合成反應(yīng)；串聯(lián)水冷反應(yīng)器，提高醇凈值5-6%，綜合能耗低。單擊此處添加文本GC大型氣冷甲醇合成反應(yīng)器鑒定

GC大型甲醇反應(yīng)器鑒定報(bào)告GC型水冷板甲醇合成反應(yīng)器GC型甲醇水冷合成反應(yīng)器研究與開發(fā)百萬噸級(jí)大甲醇工藝流程GC型水冷板甲醇合成反應(yīng)器GC型甲醇水冷合成反應(yīng)器研究與開發(fā)百萬噸級(jí)大甲醇工藝流程及技術(shù)參數(shù)大甲醇工藝流程GC水冷串氣冷水冷甲醇反應(yīng)器類型板間裝催化劑徑向流氣冷甲醇反應(yīng)器類型軸向流系統(tǒng)壓力MPa8.0系統(tǒng)阻力kPa800循環(huán)比-1.65醇凈值%15.40蒸汽產(chǎn)量t/tCH3OH1.11GC型水冷板甲醇合成反應(yīng)器GC型甲醇水冷合成反應(yīng)器研究與開發(fā)甲醇反應(yīng)器水冷反應(yīng)器（2臺(tái)）氣冷反應(yīng)器（1臺(tái)）反應(yīng)器直徑mmΦ3500Φ3800反應(yīng)器生產(chǎn)能力kt/a480240反應(yīng)器操作壓力MPa8.08.0反應(yīng)器阻力kPa≤250≤300蒸汽產(chǎn)量（2.5～4.0MPa）

t/tCH3OH1.1～1.2反應(yīng)器操作彈性%50～110

120萬噸/年大甲醇反應(yīng)器技術(shù)參數(shù)單擊此處添加文本大型甲醇合成反應(yīng)器應(yīng)用成功

20萬噸/年以上業(yè)績(jī)：18套

40萬噸/年業(yè)績(jī)：7套

120萬噸/年業(yè)績(jī)：1套

168萬噸/年業(yè)績(jī)：1套

近二年國(guó)昌公司對(duì)百萬噸級(jí)甲醇項(xiàng)目進(jìn)行了研究開發(fā)：1、完善的GC-Reactor反應(yīng)器計(jì)算軟件2、完善Aspen應(yīng)用于甲醇合成系統(tǒng)物熱計(jì)算的校正3、完成100萬噸/年級(jí)氣冷—水冷串聯(lián)式甲醇合成工藝包設(shè)計(jì)4、完成100萬噸/年級(jí)甲醇合成反應(yīng)器的開發(fā)和制造5、完成180萬噸/年甲醇合成系統(tǒng)及反應(yīng)器的技術(shù)分析GC型甲醇合成氣冷反應(yīng)器開發(fā)與應(yīng)用本GC型冷激式徑向流固定床反應(yīng)器

煤化工合成反應(yīng)器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

煤化工合成反應(yīng)器本單擊此處添加文本GC型冷激式徑向流固定床反應(yīng)器

多流體噴射冷激徑向流動(dòng)反應(yīng)器，應(yīng)用于MTO、MTP、MTG

（專利號(hào)：ZL201110031989.9）特點(diǎn)：◆冷激式分布器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，溫度易調(diào)節(jié)◆阻力低、能耗小◆投資省特點(diǎn)：◆冷激式分布器

結(jié)構(gòu)復(fù)雜◆能耗高◆催化劑易粉碎◆投資高徑向?qū)虞S向?qū)訌较蛄鞣磻?yīng)器本GC型冷激式徑向流固定床反應(yīng)器工藝特點(diǎn)反應(yīng)溫度寬（280～550℃）控制溫度窄（460～485℃）生產(chǎn)、再生工況溫度控制范圍寬，充分考慮熱應(yīng)力影響。設(shè)計(jì)要求

多段設(shè)計(jì)——很好控制反應(yīng)溫區(qū)；

徑向設(shè)計(jì)——減少阻力；

冷激設(shè)計(jì)——原料甲醇冷激，精準(zhǔn)控制每段溫升；

材質(zhì)選用——采用S30408耐腐蝕；適應(yīng)工藝MTG、MTO、MTP等以甲醇為原料的汽油、烯烴、丙烯產(chǎn)品的裂解（烴化）、疊合反應(yīng)。本GC型冷激式徑向流固定床反應(yīng)器直徑小結(jié)構(gòu)合理項(xiàng)目經(jīng)典軸向流反應(yīng)器國(guó)昌徑向流反應(yīng)器規(guī)模，t/d（MEOH）50005000結(jié)構(gòu)多段軸向冷激多段徑向冷激反應(yīng)直徑，mФ11.7

Ф7.0空間利用率，％1530投資比例1.00.6～0.7每層冷激控制回路，個(gè)18（復(fù)雜）2（簡(jiǎn)單）各層之間氣體重新混合否是催化劑裝卸裝卸困難，復(fù)雜裝卸簡(jiǎn)單，自卸大型甲醇制烯烴反應(yīng)器的設(shè)計(jì)比較本GC型冷激式徑向流固定床反應(yīng)器

內(nèi)蒙14萬噸制油項(xiàng)目烴化反應(yīng)器制作現(xiàn)場(chǎng)GC型各類反應(yīng)器總匯項(xiàng)目大型氨反應(yīng)器大型甲醇反應(yīng)器甲醇烴化反應(yīng)器生產(chǎn)規(guī)模，kt/a300-600300-1200140壓力，MPa13-155-9≤0.5溫度，℃400-500200-300350-480主要?dú)怏w成份H2、N2、NH3H2、CO、CO2、CH3OHH2、CO、CO2、CH3OH、-(CH2)-n反應(yīng)器最大直徑，mmФ2400-2800Ф3500-4000Ф1800