2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、氨合成是最重要的基礎(chǔ)化學(xué)工業(yè)之一。由于合成氨的生產(chǎn)能耗菲常高,約占世界化工生產(chǎn)總能耗的十分之一,進(jìn)一步降低合成氨的生產(chǎn)能耗,已成為發(fā)展現(xiàn)代化工業(yè)需要重點(diǎn)考慮的問題。布朗(Braun)工藝以天然氣為原料,其關(guān)鍵在于合成氣的深冷精制,成功實現(xiàn)了造氣工段與氨合成工段的相對獨(dú)立,合成馳放氣的量非常小,合成氣利用率高。
  本論文從物料平衡、能量平衡以及物質(zhì)/能量的協(xié)同匹配等三方面出發(fā),分析布朗工藝中影響尿素單耗的關(guān)鍵因素,發(fā)現(xiàn):1)造氣工

2、段,空氣輸入二段轉(zhuǎn)化爐,用于提升爐溫、提供氮?dú)猓嬖谖锪吓c能量的不匹配,即為了滿足爐溫(800℃)的要求,氮?dú)膺^量,造成了公用工程的浪費(fèi);2)尿素合成工段,造氣工段提供的二氧化碳與氨合成工段理論氨產(chǎn)量不匹配,部分合成氣用作燃料氣,既浪費(fèi)了公用工程,又降低了產(chǎn)能。
  針對造氣工段中物質(zhì)/能量不能同時達(dá)到合理指標(biāo)的問題,本文提出采用富氧空氣代替普通空氣強(qiáng)化二段轉(zhuǎn)化爐的改進(jìn)方法,解決造氣工藝中氮?dú)膺^剩帶來的能耗較高的問題。通過物料衡算

3、可知,年產(chǎn)30萬噸合成氨的布朗工藝,造氣工藝中N2過量462 kmol/h,本文采用膜分離法制取21%~30%(摩爾分?jǐn)?shù))的富氧空氣,改善其質(zhì)能平衡,同時凈化器放空氣中的甲烷的濃度從16.5%增加37.22%。因此可將該股物流循環(huán)回一段轉(zhuǎn)化爐,以提高原料利用率。
  針對造氣工段提供的二氧化碳不能滿足尿素合成工段需求的問題,本文提出利用工廠煙道氣中二氧化碳作為補(bǔ)充碳源的方法。通過物料衡算可知,年產(chǎn)30萬噸合成氨的布朗工藝生產(chǎn)尿素時

4、,過量合成氣為72.2 kmol/h,缺少CO2量為18.05 kmol/h,本文采用化學(xué)溶劑MSA法回收煙道氣中二氧化碳,提高合成氣利用率,減少排碳量。
  本文對30萬噸/年布朗工藝進(jìn)行模擬優(yōu)化:造氣工段優(yōu)化結(jié)果表明富氧膜選用PI膜,富氧膜原料側(cè)壓力為415 kPa,滲透側(cè)壓力為102kPa時,富氧成本最低;在凈化尾氣不循環(huán)工藝中,當(dāng)富氧濃度為26.5%時,單位合成氣的成本最低,其值為32.51元/kmol,此時合成氣產(chǎn)量為5

5、350 kmol/h;循環(huán)利用凈化尾氣工藝,當(dāng)富氧濃度調(diào)至29.09%時達(dá)到趨于穩(wěn)定,合成氣其值由34.49元/kmol降至30.91元/kmol,此時合成氣產(chǎn)量為5767kmol/h,顯然,此工藝較好; MSA法回收CO2作為合成尿素的補(bǔ)充碳源工藝,按造氣工段合成氣產(chǎn)量為5767 kmol/h時,CO2產(chǎn)量為86.1 kmol/h,其設(shè)備投資為26萬元/年,公用工程為5.745百萬元/年。經(jīng)過兩種方法優(yōu)化后,最終經(jīng)濟(jì)效益為509萬元/

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