浙江工業(yè)大學機械廠自1989年開始進行zFJ冷管型甲醇合成塔內件的研發(fā)工作(內件規(guī)格從φ5OO mm～φ1 400mm)，至今共生產各種型號的甲醇塔內件400余臺。2001年成功開發(fā)了01 200 mm、φ1 000 mmZFJ冷管型甲醇合成塔內件，先后在安徽、河南、山東等地投入運行；2003年開始φ1 400 mmZFJ型甲醇塔內件的研發(fā)工作，2004年順利完成制作并于同年3月25日在安徽投人運行，運行情況良好。
1 φ1 400 mm ZFJ冷管型甲醇合成塔內件的設計思路
1．1 觸媒層移熱方式的確定
甲醇合成反應的特點是強放熱，而且聯(lián)醇觸媒活性溫度低。以C207觸媒為例，在15 MPa、260℃僅有CO參與甲醇合成反應時，其反應熱為1 734、53 kJ／mol(414．96 kcaL／mo1)，且活化能為94．98kJ／mol，后。為7．734×10 S～。根據(jù)中壓聯(lián)醇合成反應的平衡溫度曲線和*適宜溫度曲線，
在設計內件觸媒筐的移熱方式時充分考慮了以下幾點：
(1)從甲醇合成反應動力學來看，要求氣體人塔后迅速達到較高的溫度，并隨著反應的進行逐步降低床層反應溫度來提高合成效率。但由于C207等常用甲醇觸媒的活性溫度范圍為220～290℃，*高操作溫度要求低于290oC，從延長觸媒的使用壽命考慮，床層軸向溫差應小于20℃較為合適。
(2)由于甲醇觸媒活性范圍較窄，合成塔高徑比較小，若要利用整塔觸媒的活性還必須保證較小的同平面溫差，所以在冷管型移熱方式中必須保證冷管分布的**均勻。
(3)隨著反應的進行，在完成氣體量80％的反應后，要求床層溫度略有下降，以利于甲醇的合成，使操作線更逼近*適宜溫度曲線。而且在觸媒使用后期，可利用底部反應溫度較低的部分觸媒進行強化生產，提高整塔觸媒的利用率。因此**的均溫并不利于合成率的提高。采用單管折流冷管連續(xù)換熱方式能較好地達到上述要求，通過詳實計算，確定冷管面積和上、下行冷管數(shù)量的配比，使整塔軸向溫差控制在較小的范圍，同時采取措施降低觸媒層底部溫度。為設置盡可能多而均勻分布冷管并確保結構可靠性，冷管膽應采用多環(huán)結構。
1．2 內件底部換熱器的設計
對甲醇合成塔來說，底部換熱器的設計較為關鍵。換熱面積的大小直接影響床層溫度的分布：換熱面積太大，使進入觸媒層0m的氣體溫度太高，需要較大的循環(huán)量，且出口甲醇含量降低，雖然生產能力增加，但床層阻力也隨之增大，電耗增加，且易造成觸媒粉化而使其壽命縮短；如果設計面積太小，進入觸媒層的氣體溫度太低，達不到反應起活溫度，則需要犧牲一段觸媒先提溫，觸媒利用率較低，也縮短了觸媒的使用周期。為節(jié)省用戶投資，采用了高效螺旋板換熱器，具有換熱系數(shù)大、換熱效果好的特點，與列管換熱器相比可以提高觸媒筐的容積利用系數(shù)，但阻力相對較大。
