氨合成系統(tǒng)模擬與優(yōu)化研究.pdf

1、合成氨工業(yè)是化工領(lǐng)域的支柱行業(yè)，其生產(chǎn)過程的模擬與優(yōu)化研究勢在必行。氨合成系統(tǒng)作為合成氨生產(chǎn)裝置的核心部分，是合成氨裝置增產(chǎn)節(jié)能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。本文從生產(chǎn)實際出發(fā)，采用計算機模擬技術(shù)對某180kt/a的氨合成系統(tǒng)進(jìn)行模擬分析，主要工作包括以下幾個方面：
　　 (1)根據(jù)氨合成系統(tǒng)的特點，選擇合適的單元操作模型以及熱力學(xué)模型，采用流程模擬軟件Aspen Plus對氨合成系統(tǒng)進(jìn)行模擬計算，獲得了系統(tǒng)物料平衡與能量平衡數(shù)據(jù)，并將模擬計

2、算值與實際生產(chǎn)值進(jìn)行對比，結(jié)果表明二者數(shù)值吻合良好。說明本文所建立的氨合成系統(tǒng)計算模型能反映系統(tǒng)的實際運行情況，可在此基礎(chǔ)上對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化研究。
　　 (2)在氨合成系統(tǒng)準(zhǔn)確模擬的基礎(chǔ)上，對氨合成系統(tǒng)主要設(shè)備的用能情況進(jìn)行了分析，考察了系統(tǒng)壓力、熱交換器冷側(cè)出口氣體溫度、水冷器出口溫度、氨冷溫度的變化對主要設(shè)備能耗的影響，從工藝操作參數(shù)上考慮如何減少系統(tǒng)能量消耗。
　　 (3)綜合考慮氨合成系統(tǒng)公用工程消耗、原料氣消耗、

3、設(shè)備折舊及氨產(chǎn)量等因素，提出以氨合成系統(tǒng)凈收益為目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化方法，并以系統(tǒng)凈收益最大為目標(biāo)函數(shù)得到了各主要操作參數(shù)的優(yōu)化值：合成壓力20.4MPa，合成塔進(jìn)口氣體溫度370℃，放空氣比例0.04，新鮮氣氫氮比3.0，循環(huán)壓縮機絕熱效率0.8，氨合成塔進(jìn)塔氣主線流量所占比例0.55。
　　 (4)將Aspen Plus流程模擬與正交試驗相結(jié)合的優(yōu)化方法應(yīng)用于氨合成系統(tǒng)優(yōu)化研究中，不僅確定了各操作因素的優(yōu)化方向、影響效果，也得到了