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(guó)防、醫(yī)藥、冶金等方面有著重要用途,同時(shí)對(duì)中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也有重要的作用.合成氨工業(yè)是基礎(chǔ)化學(xué)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(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵設(shè)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(dòng)力消耗的高低及設(shè)備性能的發(fā)揮.該文采用一維擬均相數(shù)學(xué)模型,即認(rèn)為反應(yīng)氣體以活塞流通過(guò)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(duì)四段校正系數(shù)進(jìn)行了反算.該文模擬計(jì)算了國(guó)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(chǔ)上對(duì)該塔的操作工況進(jìn)行優(yōu)化.結(jié)果表明:當(dāng)反應(yīng)器填裝A110-1型催化劑時(shí),氨合成塔第二段、第三段、第四段入口溫度分別為703K、689K、699K時(shí),第一段入口溫度在658K時(shí),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(shí),循環(huán)氣氫氮比在2.6時(shí)

3、產(chǎn)量最大.該文共分三大部分,第一部分主要闡述中國(guó)和國(guó)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(xué)模型的分類(lèi)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(guò)程及求解模型所需的各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的求取方法,同時(shí)運(yùn)用Matlab語(yǔ)言對(duì)一維擬均相模型進(jìn)行模擬計(jì)算,并且利用計(jì)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(gè)床層溫度、氨含量、壓力的相互關(guān)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