合成氨系統(tǒng)節(jié)能降耗改造及工藝流程模擬的研究

【摘要】：合成氨工藝是化工基礎(chǔ)行業(yè)之一，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)起著重要的促進(jìn)作用。本文根據(jù)中國石化湖北化肥分公司合成氨改造項(xiàng)目，對(duì)節(jié)能降耗技術(shù)進(jìn)行研究。該技術(shù)是通過降低壓縮機(jī)循環(huán)段入口合成氣流量，降低分離氨的冷凍量以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。先對(duì)增設(shè)的分子篩進(jìn)行節(jié)能措施的研究，再針對(duì)氨合成回路的改造，進(jìn)行過程計(jì)算。主要運(yùn)用過程系統(tǒng)模擬軟件Aspen Plus對(duì)合成氨系統(tǒng)進(jìn)行模擬計(jì)算，通過選取合適的物性方法和單元模型，確定斷裂流股與收斂方式，再輸入流股信息和單元模塊的操作數(shù)據(jù)，對(duì)軟件進(jìn)行運(yùn)行，模擬得出結(jié)果。并且與工廠生產(chǎn)值進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)誤差較小，可以用于合成氨系統(tǒng)物料及能量平衡計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明，合成氨系統(tǒng)經(jīng)過改造后，明顯產(chǎn)能增加，且達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。因此該改造工藝有利于企業(yè)的長久發(fā)展。 本文重點(diǎn)介紹了湖北化肥分公司的合成氨改造項(xiàng)目，該項(xiàng)目采用最新的Shell煤氣化工藝，在丹麥TopsΦe公司的Insitu S-200技術(shù)上，對(duì)合成氨裝置進(jìn)行了增產(chǎn)節(jié)能改造。 本文的研究結(jié)果如下： （1）增設(shè)分子篩設(shè)備后，合成氣含氧化物總量≤0.001%。分子篩吸附后，入塔氣中H_2O、CO_2和CO含量顯著下降，即氣體質(zhì)量提高，進(jìn)而增加催化劑的活性，延長催化劑壽命；用分子篩后，使回路的“冷”“熱”位置合理，弛放氣位置在分氨之后，位置更合理，可以省下弛放氣氨冷器125-C的冷量；新增分子篩干燥凈化系統(tǒng)正常操作時(shí)，系統(tǒng)壓力降較小，由此最大限度地減少了由于新增分子篩系統(tǒng)而造成的合成氣壓縮機(jī)高、低壓缸之間的壓力損失，節(jié)約了壓縮機(jī)的功耗； （2）由于合成氨工藝復(fù)雜，選用流程模擬軟件Aspen plus對(duì)合成氨技術(shù)合成系統(tǒng)進(jìn)行流程模擬。選取RK-SMHV2物性方法，合成塔采用R-plug模塊，選取Wegsstein法作為收斂方法，較好了反應(yīng)了合成氨系統(tǒng)的實(shí)際生產(chǎn)情況。先將結(jié)果與工廠生產(chǎn)值進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)誤差較小，結(jié)果較吻合。再進(jìn)行合成氨系統(tǒng)改造前與改造后的物料及熱量平衡計(jì)算。計(jì)算結(jié)果經(jīng)過對(duì)比發(fā)現(xiàn)可知： （a）系統(tǒng)進(jìn)行改造后，換熱裝置的熱負(fù)荷減少7.78%，冷凍系統(tǒng)冷凍能力提高26.52%，出口氨濃度也提升0.8%，日合成氨生產(chǎn)能力了提高11%。合成氨生產(chǎn)能力得到提高，裝置能耗進(jìn)一步降低； （b）新鮮氣與循環(huán)氣一起不經(jīng)氨冷器而直接進(jìn)入合成塔，降低冷凍系統(tǒng)負(fù)荷，降低了氨冷及水冷的能耗。 （3）合成氨回路及分子篩節(jié)能技術(shù)改造使用后，2006年6月一次開車成功，在近一年的運(yùn)行中，各項(xiàng)指標(biāo)基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 【關(guān)鍵詞】：合成氨 分子篩 回路改造 流程模擬 節(jié)能降耗
【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TQ113.26
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 文獻(xiàn)綜述10-26
• 1.1 引言10-11
• 1.2 合成氨生產(chǎn)現(xiàn)狀11-22
• 1.2.1 合成氨原料12-14
• 1.2.2 合成氨生產(chǎn)設(shè)備改進(jìn)14-19
• 1.2.3 合成氨工藝技術(shù)改進(jìn)19-21
• 1.2.4 流程模擬與優(yōu)化21-22
• 1.3 課題來源與背景22-23
• 1.4 課題研究目的與意義23-24
• 1.5 本課題研究內(nèi)容24-26
• 第2章 系統(tǒng)改造方案及節(jié)能措施研究26-34
• 2.1 改造方案的介紹26-31
• 2.1.1 工藝原理28-29
• 2.1.2 合成氨工段主要流程29-31
• 2.2 節(jié)能措施的研究31-34
• 2.2.1 分子篩節(jié)能措施的研究32
• 2.2.2 合成回路改造后的預(yù)期節(jié)能效果32-34
• 第3章 合成氨系統(tǒng)流程模擬34-52
• 3.1 合成氨熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)34-36
• 3.1.1 合成氨熱力學(xué)34-35
• 3.1.2 合成塔反應(yīng)動(dòng)力學(xué)35-36
• 3.2 合成氨系統(tǒng)操作數(shù)據(jù)36-37
• 3.3 合成氨單元模型選擇37-39
• 3.3.1 壓縮機(jī)模型38
• 3.3.2 換熱器模型38
• 3.3.3 反應(yīng)器模型38
• 3.3.4 閃蒸器模型38
• 3.3.5 物流分割與混合模型38-39
• 3.4 物性方法39-40
• 3.5 斷裂流股與收斂40-41
• 3.6 流程模擬部分結(jié)果與分析41-42
• 3.7 改造后合成氨系統(tǒng)模擬結(jié)果42-46
• 3.8 改造前合成氨系統(tǒng)模擬結(jié)果46-51
• 3.9 小結(jié)51-52
• 第4章 結(jié)論與展望52-54
• 參考文獻(xiàn)54-60
• 附表60-62
• 致謝62

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