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尿素生产低常压回收系统及解吸塔的模拟分析

作　者: 徐建新
导　师: 刘继东
学　校: 河北工业大学
专　业: 化学工程
关键词: 尿素生产低常压回收解吸塔模拟电解质NRTL模型
分类号: TQ441.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

NH3-CO2-H2O(ACW)体系和NH3-CO2-H2O-Urea(ACWU)体系是尿素生产中涉及到的重要物系，本文对这两大体系的实验数据和热力学计算模型进行了研究。本文利用文献中报到的ACW体系汽液平衡实验数据对选用的电解质NRTL（ELECNRTL）物性方法中的二元交互作用能参数进行了回归修正，并验证了其可靠行。同时采用SRK状态方程对体系气相非理想性进行描述。以某国内化肥厂尿素装置为例，指出二氧化碳汽提尿素工艺中低压回收系统中存在的问题，并使用AspenPlus化工模拟软件建立了低常压回收系统的模拟流程，然后进行了模拟分析。针对常压吸收塔吸收效果差，提出加压吸收，即将常压塔并入低压系统操作以增强吸收效果。同时对加压后吸收塔吸收效果进行模拟分析，并以模拟结果指导了常压塔的实际改造。通过对改造前后运行数据的整理分析，发现改造后吸收效果极大改善，使尿素吨氨耗下降了3kg，年节约液氨1620吨，年节能折合2105吨标煤，这也证明了模拟结果的可靠性。针对国内尿素装置中解吸-水解系统超负荷运行时解吸塔的不稳定状况对解吸塔进行模拟分析。绘制了解吸塔内部汽液负荷分布图、温度分布图和气相组成分布图，计算了解吸塔的解吸效率，给出了进料温度对塔顶气相组成的影响。提出了解吸塔的优化方向。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
符号说明  8-9
第一章绪论  9-23
  1.1 尿素的性质及用途  9-10
  1.2 尿素生产工艺的发展  10-11
  1.3 尿素生产流程及单元设备的模拟研究  11-12
  1.4 ACW体系  12-15
    1.4.1 ACW体系的实验数据  12-13
    1.4.2 ACW体系的相平衡热力学模型  13-15
    1.4.3 ACW体系的相图研究  15
  1.5 ACWU体系  15-17
    1.5.1 ACWU体系的汽液平衡实验数据  15-16
    1.5.2 ACWU体系的汽液平衡热力学模型  16-17
    1.5.3 ACWU体系的相图研究  17
  1.6 化工过程模拟简介  17-19
    1.6.1 化工过程模拟  17-18
    1.6.2 AspenPlus简介  18-19
      1.6.2.1 AspenPlus的主要功能  18-19
      1.6.2.2 AspenPlus软件进行流程模拟的基本步骤  19
  1.7 尿素生产低压回收系统  19-22
    1.7.1 二氧化碳汽提尿素低压回收系统  20-21
    1.7.2 氨汽提尿素低压回收系统  21-22
    1.7.3 传统法尿素低压回收系统  22
  1.8 本文的主要工作  22-23
第二章电解质NRTL模型交互作用能参数的回归  23-35
  2.1 ACW体系热力学分析  23-26
    2.1.1 ACW体系热力学  23-25
    2.1.2 汽液相平衡模型  25
    2.1.3 汽液相平衡常数  25-26
  2.2 电解质NRTL活度系数模型  26-33
    2.2.1 模型介绍  26-28
    2.2.2 二元交互作用能参数的回归  28-29
    2.2.3 回归参数的可靠性验证  29-33
  2.3 本章小结  33-35
第三章二氧化碳汽提尿素低常压回收系统的模拟分析  35-47
  3.1 低常压系统问题分析  35
  3.2 体系气相非理想性的描述  35-37
  3.3 低常压回收系统的模拟  37-44
    3.3.1 模拟流程的建立  38-39
      3.3.1.1 流程建立的调整  38-39
      3.3.1.2 单元操作模型的选择  39
      3.3.1.3 吸收塔的平衡级数学模型  39
    3.3.2 模拟结果比较分析  39-41
    3.3.3 低压甲铵冷凝器模拟分析  41
    3.3.4 常压吸收塔的模拟分析与优化  41-44
  3.4 本章小结  44-47
第四章模拟优化的应用  47-51
  4.1 某化肥厂尿素装置低常压回收系统问题分析  47
  4.2 低压吸收塔的运行结果  47-51
第五章解吸塔的模拟分析  51-57
  5.1 解吸原理  51
  5.2 解吸塔的模拟  51-55
    5.2.1 模拟流程  52
    5.2.2 模拟结果  52-55
      5.2.2.1 解吸塔汽液负荷分布  53
      5.2.2.2 解吸塔温度分布  53-54
      5.2.2.3 解吸塔气相组成分布  54
      5.2.2.4 解吸塔汽提效率  54-55
      5.2.2.5 进料温度对塔顶组成的影响  55
  5.3 解吸塔后续优化  55-56
  5.4 本章小结  56-57
第六章结论  57-59
参考文献  59-63
攻读学位期间所取得的相关科研成果  63-65
致谢  65

尿素生产低常压回收系统及解吸塔的模拟分析

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