尿素生產系統(tǒng)熱力學研究及流程模擬開發(fā).pdf

1、該文從尿素生產系統(tǒng)的熱力學氣液平衡機理模型的研究入手,對尿素工藝高壓流程模擬系統(tǒng)進行開發(fā)研究,以期為尿素工業(yè)生產提供一定的理論指導.論文的主要內容有:1.熱力學模型是進行化工過程模擬的基礎,是決定模擬結果是否準確的最關鍵因素之一.論文首先基于Edwards模型建立了NH<,3>-CO<,2>-H<,2>O體系氣液平衡熱力學機理模型,著重對模型的求解算法進行了詳細的研究,將聯(lián)立求解方程組的方法與模擬實際反應過程、以反應進度穩(wěn)定為收斂準則的

2、迭代法相結合,設計出穩(wěn)定收斂的算法,以滿足尿素流程低壓設備模擬計算的需要.將熱力學模型用于尿素生產流程中冷凝工段各冷凝器的模擬計算,所得計算結果與實際相符,可將其作為全流程模擬的單元模塊,同時也驗證了熱力學模型的可靠性,2.該文采用擴展的UNIQUAC方程對NH<,3>-CO<,2>-H<,2>O-urea體系氣液平衡進行模擬計算,以滿足尿素生產系統(tǒng)中高壓系統(tǒng)的流程模擬計算的需要,并重新回歸了模型氨組分的標準態(tài)逸度,使模型計算結果與實際

3、數據更為相符.3.以NH<,3>-CO<,2>-H<,2>O-urea體系氣液平衡熱力學機理模型為基礎,采用平衡級模型及非平衡級模型(基于非全混流模型,考慮傳質通量)對尿素生產系統(tǒng)的關鍵設備——尿素合成塔進行了模擬計算,將計算結果同實際設計及實際操作數據作了比較.我們首次將該熱力學機理模型用于非平衡級模型的計算,所得到的合成塔內的參數分布與實際的分析結果更為相符.4.采用平衡級模型對高壓汽提塔進行了模擬計算,計算結果同高壓相圖的分析結果

4、進行了比較,模型適用于CO<,2>汽提塔及NH<,3>汽提塔.也以此驗證了NH<,3>-CO<,2>-H<,2>O-urea體系熱力學機理模型及單元設備模型的正確性.同時對其他高壓設備進行了建模分析與計算.5.在對尿素高壓部分各單元設備建立嚴格模型并求解的基礎上,考慮到該系統(tǒng)循環(huán)流股多、流程復雜的特點,我們采用聯(lián)立模塊法開發(fā)尿素高壓流程模擬系統(tǒng),交替求解模塊水平上各單元的機理模型和流程水平上的簡化模型,從而完成對高壓圈的模型計算.該方法