一种氨氧化反应余热回收炉工艺及设备结构研究

发布时间：2017-08-01 15:08

  本文关键词：一种氨氧化反应余热回收炉工艺及设备结构研究

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【摘要】：氨氧化反应余热回收炉作为双加压法制硝酸工艺中核心关键设备之一,由于其工艺过程高度集成,设备结构复杂,反应条件高温、高压,反应过程会放出大量的热量,应及时带走反应放热。如反应放热不能及时带走,不仅会因温度过高影响催化剂活性,进而影响反应速率,而且高温会损坏设备,进而使得反应被迫停止,因此,研究氨氧化反应及余热回收工艺及设备对硝酸工业长远的发展具有重要意义。本文结合企业生产实际,针对硝酸生产过程中氨氧化反应余热回收炉存在的问题,重点从以下几个方面进行研究：(1)计算物料及热量衡算,研究设备各部分在反应工艺流程中参数设计的合理性,并通过流程模拟软件进行验证。(2)分析过热器、蒸发器、水冷壁和预热器的盘管结构,针对现有装置中过热器盘管易爆管对设备结构做出相应优化,具体的方案为在过热器盘管上方增加第一蒸发器以减少高温对过热器的直接热辐射。(3)运用三维流场模拟分析软件对氧化段的气体分布器进行相关的流场模拟,通过改变其内部结构,对分布器的分布效果达到优化。通过上述研究,解决了生产实际中存在突出问题,降低了过热器盘管爆管的频率,同时使得氧化段分布器分布效果明显提高,总体保障了企业的实际生产要求,达到了本次研究的既定目标。
【关键词】：氨氧化反应 余热回收 过热器盘管 数值模拟 分布器
【学位授予单位】：天华化工机械及自动化研究设计院有限公司
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ054;TQ111.26
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-9
• 第1章 绪论9-11
• 1.1 课题来源9
• 1.2 课题背景9-10
• 1.3 本课题的意义和重要性10
• 1.4 本课题的研究目标和研究内容10-11
• 第2章 氨氧化技术发展概况11-17
• 2.1 工业上硝酸生产工艺的变革11-12
• 2.2 氨氧化工艺的发展现状12-14
• 2.2.1 常压法12
• 2.2.2 综合法12-13
• 2.2.3 全中压法13
• 2.2.4 全高压法13
• 2.2.5 双加压法13-14
• 2.3 氨氧化法工艺的主要发展趋势14-17
• 2.3.1 生产规模大型化15
• 2.3.2 操作压力不断提高15
• 2.3.3 选用改进型催化剂15
• 2.3.4 尾气排放标准越来越严格15
• 2.3.5 工艺流程缩短致使设备结构集成化程度越来越高15-17
• 第3章 氨氧化反应余热回收炉工艺计算分析17-33
• 3.1 氨氧化反应余热回收炉的工艺流程17-18
• 3.2 氨氧化反应余热回收炉的热量传递过程18
• 3.3 氨氧化反应余热回收炉的物料衡算18-23
• 3.3.1 主反应过程的物料衡算19-20
• 3.3.2 副反应过程的物料衡算20-22
• 3.3.3 差值22-23
• 3.3.4 物料衡算汇总23
• 3.4 氨氧化反应余热回收炉的热量衡算23-28
• 3.4.1 氨—空气混合气带入热量24-25
• 3.4.2 氨氧化反应放出热量25-26
• 3.4.3 氨氧化反应理论温度计算26-28
• 3.5 模拟校核计算28-33
• 3.5.1 总物料及热量平衡计算28-29
• 3.5.2 工艺过程模拟计算29-33
• 第4章 氨氧化反应余热回收炉的设备结构优化分析33-47
• 4.1 氧化反应段结构优化分析35-36
• 4.1.1 分布器35
• 4.1.2 燃烧器35-36
• 4.2 余热回收段结构优化分析36-44
• 4.2.1 蒸发过热段36-43
• 4.2.2 预热段43-44
• 4.3 触媒框结构优化分析44-47
• 第5章 氧化反应段分布器的CFD数值模拟分析47-69
• 5.1 分布器的CFD数值模拟计算方法47-48
• 5.1.1 流场的简化假设47
• 5.1.2 数值模拟计算步骤47-48
• 5.2 数学模型的建立48-49
• 5.2.1 分布器的结构尺寸48-49
• 5.2.2 创建计算模型49
• 5.3 划分网格49-50
• 5.4 流场分析设置50-51
• 5.4.1 设置气相材料模型50
• 5.4.2 设置流体与及相关参数50-51
• 5.4.3 设置流场边界条件51
• 5.4.4 设置求解控制选项51
• 5.5 流场模拟分析51-56
• 5.5.1 速度场分析52-54
• 5.5.2 压力场分析54-56
• 5.6 优化分析讨论56-67
• 5.6.1 两层分布板之间增加气体导向机构56-61
• 5.6.2 进气口竖直段处增加气体挡板61-67
• 5.7 结论汇总67-69
• 结论与展望69-71
• 参考文献71-74
• 致谢74-75
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文75

【参考文献】

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本文编号：604825