尿素生產(chǎn)系統(tǒng)熱力學(xué)研究及流程模擬開發(fā).pdf

1、該文從尿素生產(chǎn)系統(tǒng)的熱力學(xué)氣液平衡機(jī)理模型的研究入手,對(duì)尿素工藝高壓流程模擬系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)研究,以期為尿素工業(yè)生產(chǎn)提供一定的理論指導(dǎo).論文的主要內(nèi)容有:1.熱力學(xué)模型是進(jìn)行化工過(guò)程模擬的基礎(chǔ),是決定模擬結(jié)果是否準(zhǔn)確的最關(guān)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(xué)機(jī)理模型,著重對(duì)模型的求解算法進(jìn)行了詳細(xì)的研究,將聯(lián)立求解方程組的方法與模擬實(shí)際反應(yīng)過(guò)程、以反應(yīng)進(jìn)度穩(wěn)定為收斂準(zhǔn)則的

2、迭代法相結(jié)合,設(shè)計(jì)出穩(wěn)定收斂的算法,以滿足尿素流程低壓設(shè)備模擬計(jì)算的需要.將熱力學(xué)模型用于尿素生產(chǎn)流程中冷凝工段各冷凝器的模擬計(jì)算,所得計(jì)算結(jié)果與實(shí)際相符,可將其作為全流程模擬的單元模塊,同時(shí)也驗(yàn)證了熱力學(xué)模型的可靠性,2.該文采用擴(kuò)展的UNIQUAC方程對(duì)NH<,3>-CO<,2>-H<,2>O-urea體系氣液平衡進(jìn)行模擬計(jì)算,以滿足尿素生產(chǎn)系統(tǒng)中高壓系統(tǒng)的流程模擬計(jì)算的需要,并重新回歸了模型氨組分的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)逸度,使模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)際

3、數(shù)據(jù)更為相符.3.以NH<,3>-CO<,2>-H<,2>O-urea體系氣液平衡熱力學(xué)機(jī)理模型為基礎(chǔ),采用平衡級(jí)模型及非平衡級(jí)模型(基于非全混流模型,考慮傳質(zhì)通量)對(duì)尿素生產(chǎn)系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備——尿素合成塔進(jìn)行了模擬計(jì)算,將計(jì)算結(jié)果同實(shí)際設(shè)計(jì)及實(shí)際操作數(shù)據(jù)作了比較.我們首次將該熱力學(xué)機(jī)理模型用于非平衡級(jí)模型的計(jì)算,所得到的合成塔內(nèi)的參數(shù)分布與實(shí)際的分析結(jié)果更為相符.4.采用平衡級(jí)模型對(duì)高壓汽提塔進(jìn)行了模擬計(jì)算,計(jì)算結(jié)果同高壓相圖的分析結(jié)果

4、進(jìn)行了比較,模型適用于CO<,2>汽提塔及NH<,3>汽提塔.也以此驗(yàn)證了NH<,3>-CO<,2>-H<,2>O-urea體系熱力學(xué)機(jī)理模型及單元設(shè)備模型的正確性.同時(shí)對(duì)其他高壓設(shè)備進(jìn)行了建模分析與計(jì)算.5.在對(duì)尿素高壓部分各單元設(shè)備建立嚴(yán)格模型并求解的基礎(chǔ)上,考慮到該系統(tǒng)循環(huán)流股多、流程復(fù)雜的特點(diǎn),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(jī)理模型和流程水平上的簡(jiǎn)化模型,從而完成對(duì)高壓圈的模型計(jì)算.該方法