基于巴陵分公司尿素装置流程模拟及应用

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1、巴陵分公司尿素装置流程模拟及应用作者：指导老师：系别：专业：研究方向：论文评阅人：答辩委员会主席申请学位级别学位授予单位奎鱼强——刘跃进教授化工学院化学工程工程应用工程硕士湘潭大学论文提交日期：二oO四年十月湘潭大学硕士学位论文第1页摘要本文针对NH：,-CO：-H。0及NH。-CO。一H：O-Ur溶液物系的气液平衡进行了研究，从尿素体系的通用热力学模型出发，经过合理的简化，建立了适用于尿素生产全浓度范围的热力学模型以及尿素物流的焓值计算模型。本文以c0：汽提法尿素装置为依托，将这两种模型应用于流程模

2、拟中，建立了全系统的稳态流程模拟，在原始设计及实际生产条件下的模拟计算结果与生产数据吻合较好，说明了所建立的模型的合理性。并对装置在生产负荷变化后不同工况进行了模拟计算，就如何调整系统工况及对装置进行改进提出了建议。关键词尿素流程模拟应用湘潭大学硕士学位论文第1I页Abstract弛evapor—liquidequilibriumofweakelectrolytesolutionofNH3-C02-}120andNH3-C02一H20一Urwasstudied．Twomodelswereestabli

3、shed．ThefirstwaspartialempiricalandtheoreticalthermodynamicmodelwhichissuitableforfuHsolutionrange．andthesecondwastheheatvaluecalculationmodelofureasystem．TheestablishedtwomodelswereappliedtotheprocesssimulaionofC02strippingureaplant．Thesteadyprocesssim

4、ulationoffullsystemwereestablished，andthesimulation—calculationoforiginaldesigndataandtruecasesofureaplantwasmade．Theresultsmatchedthetruedatawell．Thesimulaion—calculationofdifferentcasesofenlargedplantwasalsocarriedout．Thesuggestionsonadjustingthecasea

5、ndimprovingtheplantarepresented．Keywords：urea，processsimulation，application湘潭大学硕士学位论文第1页第一章绪言1．1．尿素装置现状及存在问题1．1．1．装置现状巴陵分公司尿素装置是七十年代从荷兰Stamicarbon公司引进的大型化肥装置，～九七九年七月一日建成投产，设计生产能力为1620吨／天(48万吨／年)。该装置采用二氧化碳汽提工艺，主要生产过程可分为四部分：①．原料CO，的压缩和液氨的加压：②．在合成塔中进行尿素的合成

6、和在高压下用cO。汽提合成反应液，将未反应的cO：和氨大部分汽提出来返回合成塔重新利用：③．将汽提后溶液降低压力并加热，继续进一步回收未反应cO。和氨，并将冷凝吸收下来的回收液返至高压系统：④．尿素溶液的蒸发和造粒。自投产以来，尿素装置进行了部分技术改造，主要有：①．增加高压水解装置，将尿素排放的工艺冷凝液中氨和尿素含量降到5ppm以下；②．增加低压尾气吸收塔，吸收低压系统及水解系统放空气中的氨和二氧化碳；⑨．总控改用DCS控制系统，优化系统操作；④．汽提塔分布管加限流孔板，提高汽提效率：⑤．蒸发喷射

7、泵改造，提高蒸发真空度。经过以上改造，消除了部分尿素装置高负荷生产的瓶颈(最高负荷曾达到1826吨／天)，降低了尿素氨耗。并于于91年10月9目至11日对尿素装置原料消耗情况进行了详细的测定，测定期间工艺条件优化，汽提效率、精馏效率均较高，具体数据见表1．1，根据测定计算，尿素氨耗为571．3kg／t·ur，具体氨损失见表1．2。96年2月份进行氨耗测定时，吨尿素氨耗为575kg。随着分公司合成氨装置煤代油改造的进行，合成氨产量将达到1320吨／天，除外供氨外，尿素装置每天要消化合成氨1070吨，相当

8、湘潭大学硕士学位论文第2页于尿素产量1870吨／天·(即尿素扩大生产能力15％)。结合外厂高负荷生产的经验，我公司98年对尿素装置采用高进高出消除主要瓶颈进行技术改造，原料系统增加压缩机的打气量，采用双氧水钝化，减少加入空气量，增加一台小高压氨泵，高压系统增加两块合成塔塔板，低压系统增加精馏塔循环加热器及低压甲铵冷凝器换热面积，增加予蒸发系统。经过部分设备改造，尿素装置最高生产能力达到了1920吨／天，工艺参数产生了相应的变化，系统工况不佳，氨耗上升，从