尿素装置水解系统的模拟与技术改进

发布时间：2021-07-03 09:40

　　尿素生产过程中，每吨尿素会产生约0.7吨的工艺冷凝水溶液，其中含有一定量的氨、二氧化碳和尿素，需要处理回收后方能排放。该工艺冷凝液由尿素水解系统处理，其中的尿素用高压蒸汽水解为水和二氧化碳，之后通过精馏得到浓缩后的氨、二氧化碳水溶液返回合成系统。水解系统要消耗大量蒸汽，因此其良好的运行工况对环境保护和尿素装置的节能减排均具有重要意义。本文详细介绍了尿素水解系统各设备模拟计算所需要的数学模型，包括汽液平衡模型、汽液相物流的焓值计算模型、尿素水解动力学模型和复杂精馏塔模型。汽液平衡的核心是活度系数和液相真实物种组成的计算；物流焓值计算需要设定相同的标准态以及合理的变化途径以求取物流焓的相对值。因尿素水解系统中的物系为低浓度弱电解质体系，故尿素水解动力学采用适用于低浓度的模型。复杂精馏塔计算模型比较成熟，采用三对角矩阵泡点法，但水解过程中有化学反应，故应采用反应精馏塔的计算模型。基于上述数学模型，用Fortran程序设计语言编程，完成了水解系统水解塔和解吸塔的严格模拟计算。计算结果与生产数据吻合较好，表明所用数学模型能够较好描述尿素水解系统。利用模拟程序，对蒸汽流量、操作压力等影响因素进行分... 

【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 水解系统简介
    1.2 课题意义和主要内容
    1.3 研究现状
2 尿素水解系统数学模型
    2.1 汽液平衡模型
        2.1.1 活度系数计算
        2.1.2 液相真实组成计算
        2.1.3 气体逸度系数计算
        2.1.4 相平衡计算实例
    2.2 物流焓值计算
        2.2.1 水蒸气焓值
        2.2.2 混合气体焓值
        2.2.3 液相物流焓值
        2.2.4 焓值计算实例
    2.3 尿素水解反应动力学
    2.4 复杂精馏塔计算模型
        2.4.1 模型的建立
        2.4.2 泡点求解 MESH 方程组
    2.5 本章小结
3 现有水解系统的模拟与分析
    3.1 计算过程与结果
    3.2 各影响因素分析
        3.2.1 蒸汽流量和操作压力的影响
        3.2.2 进料流量及氨含量的影响
        3.2.3 结论
4 工艺改进
    4.1 理论分析
    4.2 改进工艺模拟计算
    4.3 塔板选择
        4.3.1 传统塔板
        4.3.2 新型塔板
        4.3.3 结论
5 总结
致谢
参考文献
附录
    A. 相平衡计算流程
    B. 水蒸气焓值计算式系数
    C. Martin-Hou 方程
    D. 解吸塔和水解塔的计算流程


【参考文献】：
期刊论文
[1]尿素低压深度水解装置设计运行总结[J]. 许亮明.  化工设计通讯. 2012(02)
[2]尿素溶液分离体系的汽液平衡[J]. 魏顺安,杨楠,付雪梅,董立春,张舒雯.  化学工程. 2011(11)
[3]斯塔米卡邦和斯纳姆尿素装置解吸水解技术的对比与分析[J]. 周家林.  化肥设计. 2010(06)
[4]CO2汽提法尿素装置解吸水解系统工艺优化设计[J]. 牟思军,孙继光.  化肥设计. 2010(04)
[5]低压尿素深度水解装置运行总结[J]. 赵学臣,王成刚,尚秀兰,罗学英.  小氮肥. 2010(03)
[6]国内外尿素生产及技术进步综述[J]. 孙宝慈.  大氮肥. 2009(01)
[7]尿素合成的化工计算——焓模型篇[J]. 沈华民.  中氮肥. 2009(01)
[8]依托解吸-深度水解装置实现尿素废水零排放[J]. 朱爱会.  甘肃科技. 2007(06)
[9]尿素装置工艺冷凝液水解解吸技术[J]. 弥永丰.  中氮肥. 2007(02)
[10]尿素水解的优化运行[J]. 刘勇.  化肥设计. 2000(04)



本文编号：3262332