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氨合成塔選擇使用不同材質(zhì)的不銹鋼方管
氨合成催化劑在開車之前必須還原（見氨合成）,還原需要提供一定的熱量,為此中小型氨合成塔內(nèi)部裝有電加熱器，大型氨合成塔則采用塔外設(shè)置開工加熱爐的辦法來解決。在給定的鐵催化劑和壓力下，氨合成溫度不同，反應(yīng)速度也不同。對(duì)于一定的氨含量，氨合成反應(yīng)速度最大時(shí)的溫度稱為最佳溫度，此最佳溫度隨著氨含量增大而降低。由于氨合成為放熱反應(yīng)，催化劑床層的溫度將隨著反應(yīng)進(jìn)行而不斷升高。為使氨合成反應(yīng)能在接近最佳溫度下進(jìn)行，需要采取措施移走多余的熱量。工業(yè)上按傳熱方式區(qū)分催化劑筐的類型。
內(nèi)部換熱式合成塔特點(diǎn)是在催化劑床層中裝配不銹鋼冷卻方管，通過冷卻管進(jìn)行層內(nèi)冷熱氣流的換熱，從而調(diào)節(jié)床層溫度。不銹鋼冷卻管形式有單管、雙套管和三套管之分，根據(jù)催化劑床層和冷卻管內(nèi)氣體流動(dòng)方向的異同，又有逆流式和并流式冷卻管之分。
并流雙套管式氨合成塔為例，氣體從塔頂部進(jìn)入,在環(huán)隙中沿塔壁而下,經(jīng)換熱器殼程后到分氣盒,分散到各雙套管的內(nèi)不銹鋼冷卻方管.
氣體被預(yù)熱到鐵催化劑的活性溫度（通常為 400℃左右），再流經(jīng)設(shè)有電加熱器的中心管。從上而下通過催化劑床層，氮?dú)夂蜌錃庠诖朔磻?yīng)后，出催化劑筐，通過304不銹鋼換熱器管降低溫度，出合成塔。為控制催化劑床層溫度不致過高，有少量氣體從冷氣旁路管進(jìn)入塔內(nèi)，不經(jīng)不銹鋼換熱器殼程，而直接與已經(jīng)預(yù)熱的氣體混合。
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硅元素在不銹鋼方管中能提升它的抗氧化性和抗硫化性能
在常用不銹鋼方管中，硅作為脫氧元素殘留于鋼中，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)都在1.0%以下。以合金元素加人不銹鋼方管中，硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高可達(dá)7%，用以提高不銹鋼方管的抗氧化和抗硫化性能以賦予不銹鋼管在濃硝酸、濃硫酸等強(qiáng)氧化性介質(zhì)中的優(yōu)異耐蝕性。硅的不利影響是提高鐵素體不銹鋼方管的脆性轉(zhuǎn)變溫度，降低不銹鋼管的塑韌性及惡化不銹鋼管的熱加工性能。
硅是強(qiáng)烈鐵素體形成元素，在可相變的馬氏體衛(wèi)生級(jí)不銹鋼管中，硅的加人將促進(jìn)鐵素體相的生成，此時(shí)必須控制不銹鋼管的成分，避免形成單一鐵素體組織而失去淬硬性。在奧氏體不銹鋼管中，隨硅含量的提高，δ鐵素體量將增加，同時(shí)金屬間相(σ或χ）的形成也將加速和增多，伴隨著不銹鋼管的強(qiáng)度增加，塑韌性和耐蝕性下降，為保證不銹鋼管的單一奧氏體組織，在提高硅含量的同時(shí)，應(yīng)相應(yīng)提高不銹鋼管中的奧氏體形成元素(鎳、氮)的含量。在含硅奧氏體衛(wèi)生級(jí)不銹鋼管中，可存在類似M23C6相π相 Cr3Si等，其存在與否及其數(shù)量與不銹鋼管中的硅含量和在形成溫度的保持時(shí)間相關(guān)。為00Cr18Ni15的析出相與硅含量之間的關(guān)系。
