布朗工藝合成氨過(guò)程模擬.pdf

1、合成氨是重要的化工產(chǎn)品，被廣泛的應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、國(guó)防、醫(yī)藥、冶金等方面，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有十分重要的意義。我國(guó)擁有多種原料、不同流程的大、中、小型合成氨廠1000多個(gè)，其中年產(chǎn)30萬(wàn)噸合成氨裝置有40多套，氨年產(chǎn)量居世界第一。 我國(guó)的大型合成氨裝置絕大多數(shù)為引進(jìn)技術(shù)，各廠都還存在著設(shè)備缺陷、操作不夠熟練、外部條件不夠完善等一系列問(wèn)題，裝置運(yùn)轉(zhuǎn)效率不高，生產(chǎn)能耗達(dá)不到設(shè)計(jì)值，過(guò)程模擬技術(shù)正是解決這一問(wèn)題最有效的手段。過(guò)程模擬技術(shù)是

2、與實(shí)驗(yàn)研究同樣可靠和更為有效的一種研究手段，其應(yīng)用極大地促進(jìn)化學(xué)工業(yè)的發(fā)展?；み^(guò)程模擬能使設(shè)計(jì)最優(yōu)化，提高設(shè)計(jì)效率，結(jié)果得到效率較高的工廠生產(chǎn)；對(duì)尋找故障，消除“瓶頸”，優(yōu)化生產(chǎn)條件和操作參數(shù)而進(jìn)行舊廠改進(jìn)都有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。本論文就是以此為出發(fā)點(diǎn)，以四川天華公司布朗工藝合成氨裝置為工業(yè)背景，對(duì)布朗合成氨工藝過(guò)程進(jìn)行分析，并對(duì)部分關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行模擬計(jì)算。 本文主要包括一段轉(zhuǎn)化爐和氨合成塔的建模和計(jì)算。其中一段轉(zhuǎn)化爐同時(shí)建立爐

3、膛燃燒傳熱模型和管內(nèi)氣固相催化反應(yīng)模型。爐膛燃燒傳熱過(guò)程采用Hottle區(qū)域法建立三維輻射換熱模型，與管內(nèi)的氣固相催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型迭代求解，得出了爐膛三維溫度分布以及管內(nèi)溫度、壓力、組成隨轉(zhuǎn)化深度的分布。由于爐膛燃燒傳熱模型采用三維模型，與傳統(tǒng)的一維和二維模型比較，數(shù)學(xué)模型能夠與實(shí)際情況更好的吻合。合成塔采用一維擬均相數(shù)學(xué)模型，認(rèn)為反應(yīng)氣體以活塞流通過(guò)催化床層，忽略徑向的溫度梯度、濃度梯度和壓力變化，將催化劑中毒、老化等原因合并為一校