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化学工程2025年第12期:低负荷合成氨在线动态模拟与运行参数优化

来源:期刊VIP网 时间:


作者:赵芝慧;刘志林;郭择永;陈义彪;王俊文;张玮;刘永梅;李剑锋;蔡颖辉;

单位:太原理工大学化学工程与技术学院;上海孪智科技有限公司;滨化技术有限公司;

摘要:某厂15万t/a合成氨装置由于上游丙烷脱氢装置效益不好,导致氢气供应不足,实际负荷仅维持在50%—70%,氨年产量<60%,无法长期稳定生产,会引起装置能耗、产品质量等问题。为了解决这一问题,利用UniSim软件,构建“数据驱动+机理模型”的合成氨数字孪生模型,利用生产数据完成模型验证;并以最大新鲜气转化率和最低能耗为目标,利用UniSim软件Case Studies功能,对低负荷下操作条件进行优化,通过调整床层入口温度、提高氨冷冻分离温度,实现提高氨的年产量和降低装置能耗的统一。结果表明:模型与实际装置吻合,装置负荷为60%时,经过优化,调整反应器入口温度为375℃,氨冷冻分离温度为4℃时,空速提高了21.99%,装置总转化率达到98%,综合能耗下降,提高了经济效益。

关键词:氨合成塔;;反应动力学;;动态建模;;优化设计;;数字孪生

基金资助:山西省教育厅研究生教育改革项目(2021YJG054);山西省教育厅教学改革项目(2022BG-LGD070,2023BG-LGD014,2023BG-LGD094);; 教育部产学合作协同育人项目(221004650101701,220806655155554)