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合成氨装置能量优化研究

作　者: 窦岩
导　师: 吕春胜
学　校: 东北石油大学
专　业: 化学工程
关键词: 合成氨能量优化补加氢气
分类号: TQ113.26
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

针对大庆石化公司45万吨合成氨装置采用美国凯洛格工艺,以天然气、空气、水为原料生产氨。主要包括天然气转化、净化、压缩、合成等工序。本研究采用通用的国际流程模拟研究软件系统对中国石油大庆石化公司45万吨合成氨装置氨合成工段进行物料平衡、能量平衡的优化研究,分析目前生产装置的节约能源消耗的方法及可行性,通过优化研究,找到节能降耗的途径,解决实际问题。研究发现,在目前装置上通过向系统中补加氢气和空气的方法来提高合成工段的有效气含量,进而提高合成塔内催化剂效率的方法来提高合成塔的产能,可达到节能、增产的目的。通过对大庆石化公司内部各个装置的调研发现,化工一厂裂解装置中有部分剩余氢气没有用途,需要作为燃料使用或者经火炬燃烧后向大气排空,形成极大地浪费。通过模拟研究发现,将该部分气体回收并补加到合成氨装置内部,同时在二段转化工段向体系补充所需要的空气,可以实现提高合成工段有效气含量的目的,进而提高合成塔内催化剂效率(提高合成塔出口气中氨浓度),可降低合成气循环比、使压缩机的负荷降低,使冷却器、加热器的负荷降低,提高热量回收效率。最终可达到在天然气原料消耗基本不增加的情况下,年增产1.7万吨,吨氨能耗降低0.5GJ的效果,经济效益和社会效益明显。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
创新点摘要  6-9
前言  9-10
第一章合成氨生产技术现状  10-15
  1.1 我国合成氨工业现状  10-11
  1.2 我国合成氨生产的技术现状  11-12
    1.2.1 以煤、焦为原料的合成氨装置技术状况  11
    1.2.2 以渣油为原料的合成氨装置技术状况  11-12
  1.3 先进的合成氨生产技术  12-13
  1.4 合成氨装置技术发展方向  13-14
    1.4.1 合成氨工艺向节能、低耗、高效方向发展  13
    1.4.2 变换技术向低汽碳比方向发展  13-14
    1.4.3 氨合成催化剂向低温、高活性方向发展  14
    1.4.4 氨合成系统趋向高转化率、低压降  14
  1.5 大庆石化45 万吨合成氨装置技术特点  14-15
第二章建立合成氨流程模拟模型  15-34
  2.1 装置流程概述  15-21
  2.2 工艺流程图及物料平衡表  21-29
  2.3 建立流程模拟模型  29-34
    2.3.1 ASPEN PLUS 软件简介  29
    2.3.2 建立流程模拟模型的目的  29
    2.3.3 模拟流程建立  29-34
第三章合成氨装置能量优化  34-52
  3.1 合成氨装置能源消耗影响因素及能源消耗的核算  34-44
    3.1.1 合成氨装置能源消耗影响因素  34
    3.1.2 合成氨综合能耗核算  34-44
  3.2 合成氨装置能源优化方法和过程  44-46
    3.2.1 优化方法  44-45
    3.2.2 优化过程  45-46
  3.3 合成氨装置能源优化解决方案  46-49
    3.3.1 氢气来源分析  46-47
    3.3.2 氢气加入点分析  47
    3.3.3 系统补充氢气和空气的模拟计算结果  47-49
  3.4 解决方案的实际应用情况  49-52
    3.4.1 项目实施投用  49-50
    3.4.2 实际增产及节能效果  50-52
结论及建议  52-53
参考文献  53-55
致谢  55-56

合成氨装置能量优化研究

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