氨合成最优断裂组的确定及优化建议

氨合成最优断裂组的确定氨合成工艺流程是从合成气开始，以氨合成反应塔为核心，生产产品按得高压合成回路流程。它是合成氨工艺流程中继原料气制备、净化之后的部分流程。氨的合成工艺流程中存在诸多的回路流程，在用序贯模块发实施氨合成工艺流程的模拟，首先需要确定断裂物流，以打开流程中循环物流的回路。氨合成的过程单元模块主要包括以下儿点：氨合成催化但应单元、换热单元、循环气压缩单元、节流单元、液氨分离单元等。早在20世纪60年代初，Rubin就提出了断裂的思想。此后，随着流程模拟技术的不断发展，有关研充断裂的文章不断出现。他们判断最佳断裂的准则分为以下儿类：1、断裂的物流数量最少；2、断裂物流的变量数最少；3、断裂物流的权重因子之和最少；4、断裂回路的总次数最少。由于在需求最优断裂组时，需要先根据合成工艺流程确定合成的模块简易流程，但根据各个模块之间的物流关系确定模块之间的回路的关系，在确定回路后,针对于各模块之间的物流关系确定各物流之间与回路之间的关系，并建立相应的矩阵关系，在通过对矩阵中不同物流在此模块流程中的重要程度和主要意义确定其权重。在模块的各回路进行断裂，并确定相应断裂方式对应的物流数，最终通过各种断流方式对应物流数的权重比较，从而确定权重数最小的断裂物流方式为最优的断裂方式进而得出最优断裂组。由于对于氨合成工艺过程相关物流对应的权重因子，以我目前的知识和阅历还无法确定，故无法确定各物流的权重因子之和，因而将判断最佳断裂的准则修改为不含第三条的初步判断方式以对氨合成的工艺回路进行断裂方式的确定。氨的合成工艺较为复杂，在本设计中仅选取主体的单元进行简单的判断。本设计只针对于由原料到氨的主体单元流程如下：根据上述的模块流程和物流关系可以得出如下的相关矩阵:流股回路123456A1 10010B 111100C 100000权重Wj由于权重的确定无法确定，因而只能通过其他方式进行判断。如断裂的物流数量最少，断裂物流的变量数最少，断裂回路的总次数最少。因而最佳断裂方式为仅断裂物流S1。其断裂得物流数量最少，断裂回路总次数最少。氨合成中的节能部分建议随着合成氨工业技术的进步，世界各国的氨合成塔均向低能耗，高效益的方向发展。对于合成氨心脏设备一一氨合成塔内件如何适应高效节能增产的要求，己引起人们广泛的关注。近10年国内进行了不少的节能增产为中心的节能型内件。众所周知，合成工段节能乂两条途径:其一是节约自身的水电荷冷冻量消耗;其二是提高氨合成反应热的回收品位和利用率。实现这两条途径的关键在于提高氨净值。这是因为高氨净值能使吨氨气体循环量小，从而减少了循环机的负荷量,降低了电耗。设计要求合成塔内件要达到节能降耗增产的目的，由于影响的因素较多，并不是一件容易做到的事情。它取决于原料气净化强度、催化剂的活性和使用寿命,工艺系统配置，还有一些其他的因素等。设计合成塔内件的原则要求如下。（1） 容积利用率高，即在一定的外筒高压空间内尽可能多装催化剂，从而实现生产能力的提高。（2） 反应热利用率高，氨合成师一个可逆放热反应，吨氨约能放出3.2xl06kJ的热量。此部分热量应尽可能用来副产高品位蒸汽。（3） 采用多层绝热式催化剂床，气体流动采用径向获横向流动，流通截面积撒。既可以减少阻力，乂可装填小颗粒高活性的催化剂，提高氨的转化率。（4） 反应气在催化剂床间的降温采用间接换热，提高出口氨浓度，减少气体分氨冷冻功及循环压缩功。（5） 合理布置各部件，充分利用高压容器空间，改进气流分布，消除催化剂床的“死区”。（6） 制造简单，内件在制造、安装、装卸催化剂方面简单易行、运行可靠、操作弹性大。（7） 操作方便，内件流程简单，调节手段尽可能完善，工人操作方便，降