汽提法合成尿素的稳态动态模拟
发布时间：2020-09-26 20:32
尿素是一种十分重要的化工产品,它被广泛的应用于农业以及工业之中。目前尿素生产工艺大部分都选用汽提法尿素工艺,其中以二氧化碳汽提法尿素工艺最为常见。汽提法尿素工艺主要分为原料预处理、高压合成与回收、中低压回收、蒸发与造粒、水解与吸收等工段,其中以高压合成圈工段最为核心。本文仔细分析了汽提法尿素工艺的工艺流程,详细研究了每一段流程的设备、气液流股走向等信息。之后还对尿素合成体系进行了深入的研究,包括尿素合成的各分步反应、反应热、反应平衡以及反应动力学等。在详细了解汽提法尿素工艺的基础上,本文对该工艺进行了稳态流程模拟。通过确立工艺涉及的组分、选择合适的热力学方法、选择合适的设备模型以及使用正确的求解方式,最终完成了汽提法尿素工艺的稳态流程模拟,而且模拟结果与经验值相近。在稳态模拟的过程中,还探讨了不同的热力学方法是否适合尿素体系的模拟计算。以稳态流程模拟的结果作为参照,本文还对汽提法尿素工艺进行了动态流程模拟。通过基础物性数据计算、拓扑结构模型建立、管网模型建立、设置初始物流信息等步骤,成功建立动态模型；再通过合理的求解过程,得到了动态流程模拟的结果,其数值与工厂实际生产数值接近。完成了动态流程模拟之后,通过进一步的工作最终完成了汽提法尿素工艺动态仿真机的开发。
【学位单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TQ441.41
【文章目录】：
学位论文数据集
摘要
ABSTRACTS
符号说明
第一章 文献综述
1.1 系统工程与化工系统工程
1.1.1 系统工程概述
1.1.2 化工系统工程概述
1.2 化工流程模拟简述
1.2.1 稳态流程模拟简述
1.2.2 动态流程模拟简述
1.3 尿素及其工业简介
1.3.1 尿素的性质及用途
1.3.2 尿素工业化的发展历史
1.3.3 几种典型的尿素生产工艺介绍
1.3.3.1 水溶液全循环法尿素工艺
1.3.3.2 二氧化碳汽提法尿素工艺
1.3.3.3 氨汽提法尿素工艺
1.3.3.4 几种尿素工艺的比较
1.4 本文主要研究内容及意义
第二章 汽提法合成尿素工艺的系统分析
2.1 二氧化碳汽提法尿素工艺流程详述
2.1.1 二氧化碳预处理流程详述
2.1.2 氨预处理流程详述
2.1.3 高压合成与回收流程详述
2.1.3.1 汽提塔
2.1.3.2 高压冷凝器
2.1.3.3 尿素合成塔
2.1.3.4 高压洗涤器
2.1.4 低压循环回收流程详述
2.1.5 尿素蒸发与造粒流程详述
2.1.6 解吸和水解流程详述
2.2 尿素合成反应体系的详细分析
2.2.1 尿素合成反应体系
2.2.2 反应热
2.2.3 反应平衡
2.2.4 反应动力学
第三章 汽提法合成尿素工艺稳态模拟
3.1 组分的确立
3.2 热力学方法的选择
3.2.1 热力学模型概述
3.2.2 本工艺流程模拟热力学模型的选择
3.3 设备模型的选择
3.4 稳态模型求解
第四章 汽提法合成尿素工艺动态模拟
4.1 物质基础物性的计算
4.2 基本模块动态模型建立
4.2.1 物流混合与分流模型
4.2.2 气液相平衡模型
4.2.3 换热模型
4.2.4 全混流反应器模型
4.3 重要设备动态模型建立
4.3.1 合成塔模型
4.3.1.1 合成塔原型
4.3.1.2 合成塔建模
4.3.2 汽提塔模型
4.3.2.1 汽提塔原型
4.3.2.2 汽提塔建模
4.4 动态模型求解
4.4.1 动态数学模型求解
4.4.2 动态流程模拟求解
第五章 模拟结果及讨论
5.1 稳态流程模拟结果与讨论
5.1.1 稳态模拟结果
5.1.2 结果讨论
5.2 动态流程模拟结果与讨论
5.2.1 动态模拟结果
5.2.2 合成塔操作条件分析
第六章 结论
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者和导师介绍
附件
本文编号：2827462
【学位单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TQ441.41
【文章目录】：
学位论文数据集
摘要
ABSTRACTS
符号说明
第一章 文献综述
1.1 系统工程与化工系统工程
1.1.1 系统工程概述
1.1.2 化工系统工程概述
1.2 化工流程模拟简述
1.2.1 稳态流程模拟简述
1.2.2 动态流程模拟简述
1.3 尿素及其工业简介
1.3.1 尿素的性质及用途
1.3.2 尿素工业化的发展历史
1.3.3 几种典型的尿素生产工艺介绍
1.3.3.1 水溶液全循环法尿素工艺
1.3.3.2 二氧化碳汽提法尿素工艺
1.3.3.3 氨汽提法尿素工艺
1.3.3.4 几种尿素工艺的比较
1.4 本文主要研究内容及意义
第二章 汽提法合成尿素工艺的系统分析
2.1 二氧化碳汽提法尿素工艺流程详述
2.1.1 二氧化碳预处理流程详述
2.1.2 氨预处理流程详述
2.1.3 高压合成与回收流程详述
2.1.3.1 汽提塔
2.1.3.2 高压冷凝器
2.1.3.3 尿素合成塔
2.1.3.4 高压洗涤器
2.1.4 低压循环回收流程详述
2.1.5 尿素蒸发与造粒流程详述
2.1.6 解吸和水解流程详述
2.2 尿素合成反应体系的详细分析
2.2.1 尿素合成反应体系
2.2.2 反应热
2.2.3 反应平衡
2.2.4 反应动力学
第三章 汽提法合成尿素工艺稳态模拟
3.1 组分的确立
3.2 热力学方法的选择
3.2.1 热力学模型概述
3.2.2 本工艺流程模拟热力学模型的选择
3.3 设备模型的选择
3.4 稳态模型求解
第四章 汽提法合成尿素工艺动态模拟
4.1 物质基础物性的计算
4.2 基本模块动态模型建立
4.2.1 物流混合与分流模型
4.2.2 气液相平衡模型
4.2.3 换热模型
4.2.4 全混流反应器模型
4.3 重要设备动态模型建立
4.3.1 合成塔模型
4.3.1.1 合成塔原型
4.3.1.2 合成塔建模
4.3.2 汽提塔模型
4.3.2.1 汽提塔原型
4.3.2.2 汽提塔建模
4.4 动态模型求解
4.4.1 动态数学模型求解
4.4.2 动态流程模拟求解
第五章 模拟结果及讨论
5.1 稳态流程模拟结果与讨论
5.1.1 稳态模拟结果
5.1.2 结果讨论
5.2 动态流程模拟结果与讨论
5.2.1 动态模拟结果
5.2.2 合成塔操作条件分析
第六章 结论
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者和导师介绍
附件
【参考文献】
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6 朱塞安;;对我国尿素工业技术发展的思考[J];中氮肥;1990年03期
本文编号：2827462
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