氨合成塔的模擬與操作優(yōu)化.pdf

1、氨是一種重要的化工原料,它在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、國防、醫(yī)藥、冶金等方面有著重要用途,同時對中國國民經(jīng)濟的發(fā)展也有重要的作用.合成氨工業(yè)是基礎化學工業(yè)之一,其產(chǎn)量居各種化工產(chǎn)品的首位.氨合成塔是合成氨廠生產(chǎn)過程中的關鍵設備,其性能盡管主要取決于合成塔內(nèi)件的結(jié)構(gòu),但其操作性能的好壞直接影響原料氣和動力消耗的高低及設備性能的發(fā)揮.該文采用一維擬均相數(shù)學模型,即認為反應氣體以活塞流通過催化床層,不存在徑向流速分布和軸向流體的返混,將催化劑的中毒、衰老、

2、還原等因素合并成校正系數(shù),并且對四段校正系數(shù)進行了反算.該文模擬計算了國內(nèi)具有代表性的日產(chǎn)千噸的Kellogg氨合成塔操作工況,在此基礎上對該塔的操作工況進行優(yōu)化.結(jié)果表明:當反應器填裝A110-1型催化劑時,氨合成塔第二段、第三段、第四段入口溫度分別為703K、689K、699K時,第一段入口溫度在658K時,出口氨含量最大.在第一段、第二段、第三段、第四段入口溫度分別為684K、703K、689K、699K時,循環(huán)氣氫氮比在2.6時

3、產(chǎn)量最大.該文共分三大部分,第一部分主要闡述中國和國際合成氨工業(yè)發(fā)展概況、合成氨生產(chǎn)的典型流程、模擬和優(yōu)化的基本概念、數(shù)學模型的分類以及建模的方法.第二部分主要闡明一維擬均相模型原理建模過程及求解模型所需的各種基礎數(shù)據(jù)的求取方法,同時運用Matlab語言對一維擬均相模型進行模擬計算,并且利用計算結(jié)果繪出各床層壓力、溫度、氨含量隨各床層高度的變化以及各個床層溫度、氨含量、壓力的相互關系.第三部分是在其它條件不變的情況下,分別改變第一段入口