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液氮洗的模拟与优化

化学工程 2016年第12期44卷 66-69页

作者：李玉顺顾朝晖杨声周翔河南心连心化肥有限公司河南新乡453731

以河南心连心化肥有限公司的液氮洗作为研究对象,以其设计数据和实际数据为基础,应用Aspen Plus流程模拟软件,对该流程进行建模、模拟和技术分析,针对实际运行过程中,液氮洗冷量富余的情况,提出相应的操作优化措施。提高燃料气的出口压... 详细信息

以河南心连心化肥有限公司的液氮洗作为研究对象,以其设计数据和实际数据为基础,应用Aspen Plus流程模拟软件,对该流程进行建模、模拟和技术分析,针对实际运行过程中,液氮洗冷量富余的情况,提出相应的操作优化措施。提高燃料气的出口压力可以减少冷量的产生,燃料气的出口压力从300 k Pa,提高到1 900 k Pa,冷量大概产生10 k W。但是,并不能从根本上解决燃料气外排的这种情况。把中压配氮由内配氮改成外配氮,减少焦耳汤姆逊效应的产生,使产生的冷量较少。将内配氮流量1 507 kmol/h调节为1 100 kmol/h时,可以消除燃料气外排的现象。

关键词：液氮洗焦耳-汤姆逊效应冷量

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常温进料液氮洗工艺的开发与应用

现代化工 2022年第3期42卷 211-215,220页

作者：尤杨李燕张述伟大连理工大学化工学院辽宁大连116024

针对某厂液氮洗工艺进行改造,进行常温进料,突破原料气来自低温甲醇洗的限制。提出了3种改良方案,分别为减少板翅式换热器数量(方案Ⅰ、Ⅱ)和增设甲烷回收装置(方案Ⅲ),以达到与甲醇洗工艺解偶联、节约设备成本、提高经济效益等目的。使... 详细信息

针对某厂液氮洗工艺进行改造,进行常温进料,突破原料气来自低温甲醇洗的限制。提出了3种改良方案,分别为减少板翅式换热器数量(方案Ⅰ、Ⅱ)和增设甲烷回收装置(方案Ⅲ),以达到与甲醇洗工艺解偶联、节约设备成本、提高经济效益等目的。使用Aspen Plus和Aspen Process Economic Analyzer软件进行模拟优化,结果显示,常温进料液氮洗工艺及其改良方案均符合工艺要求,方案Ⅰ可节约成本达45.78%,方案Ⅲ可回收甲烷达99.16%,为常温进料液氮洗工艺在实际生产中应用指明方向,为优化工艺设计、节约设备成本、提高经济效益提供理论指导。

关键词：液氮洗合成氨板翅式换热器甲烷分离过程模拟

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合成氨液氮洗深冷净化过程模拟及分析

化工进展 2010年第S1期29卷 484-488页

作者：张旭颜立伟李云张早校莫沅朱建立西安交通大学能源与动力工程学院西安陕西710049 中国石油宁夏石化公司宁夏回族自治区银川750026

利用Aspen Plus软件,选择PR-BM物性方法,对某合成氨装置的低温液氮洗涤工艺的设计工况和改造工况进行了模拟分析,并提出了改进方案。比较改进前后液氮洗涤塔内温度变化情况可知,改进后工艺传质传热效果更优,而且改进后得到液氮洗涤塔出... 详细信息

利用Aspen Plus软件,选择PR-BM物性方法,对某合成氨装置的低温液氮洗涤工艺的设计工况和改造工况进行了模拟分析,并提出了改进方案。比较改进前后液氮洗涤塔内温度变化情况可知,改进后工艺传质传热效果更优,而且改进后得到液氮洗涤塔出口净化气中CO的含量为0.55×10-6,其净化效果更好。同时,在保证出口净化气中CO的含量小于5×10-6时,降低进口液氮温度为85.15 K,可减少液氮使用量757Nm3.h-1,节约2 MW热能。

关键词：液氮洗 Aspen Plus 过程优化

高压合成氨工艺液氮洗分子筛国产化研究与应用

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天然气化工—C1化学与化工 2015年第2期40卷 63-65,98页

作者：高升梁江庆中国石油乌鲁木齐石化公司化肥厂新疆乌鲁木齐830019

通过对分子筛性能进行测定和对比分析,筛选出符合高压合成氨工艺液氮洗的分子筛。然后建立侧线试验装置对分子筛进行在线运行试验,所选分子筛符合干燥净化合成气的工艺要求,从而使液氮洗高压分子筛实现了国产化。

关键词：分子筛吸附剂侧线试验装置液氮洗国产化

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复杂液氮洗装置板翅式换热器的模拟计算

复杂液氮洗装置板翅式换热器的模拟计算

作者：邢路阳大连理工大学

学位级别：硕士

板翅式换热器是紧凑式换热器的一种,拥有传热比表面积高、传热效率高、结构紧凑轻巧而牢固、适应性大、经济性好等特性,近年来在各工业、民用领域得到了迅速的发展。板翅式换热器在一个单元中可同时进行多股工艺流体的换热,适合单相和... 详细信息

板翅式换热器是紧凑式换热器的一种,拥有传热比表面积高、传热效率高、结构紧凑轻巧而牢固、适应性大、经济性好等特性,近年来在各工业、民用领域得到了迅速的发展。板翅式换热器在一个单元中可同时进行多股工艺流体的换热,适合单相和多相流体,低温应用中,有利于清洁气体和液体之间的热交换。低温液氮洗装置用于对合成氨工业中的原料净化气进行精制,以脱除原料气中对催化剂有毒害作用的的CO等含氧化合物,它与脱硫、脱碳工序的低温甲醇洗装置在低温下配合使用,能有效降低能耗,具有很大优势,目前已被多家合成氨厂所使用。复杂液氮洗装置比传统液氮洗装置另外多设了尾气回收装置和弛放气回收系统,工艺更加先进,能量集成度高。高压板翅式换热器作为复杂液氮洗工序中最为主要的换热设备,发挥着重要作用。但由于液氮洗系统处于低温高压状态,其中的板翅式换热器均为多流股、多组分换热并且部分流股处于相变换热状态,导致液氮洗流程中的板翅式换热器计算较为困难,对于计算所使用的物性方法精确性也有较高要求。本文对某合成氨厂的一套复杂液氮洗装置中的八台高压铝制板翅式换热器进行了校核计算,使用了SRK、PSRK、RK-ASPEN、RP-BM和BWRS物性方法用于计算流体的物性参数。计算了换热器的出口温度、换热面积、压力损失等参数。通过计算值与原设计参数的比较,对比讨论了各物性方法的计算结果。最终选用BWRS物性方法描述复杂液氮洗装置中板翅式换热器的流股热力学性质,计算结果与原设计值误差较小,对液氮洗中板翅式换热器的设计校核等计算提供了理论依据,有重要的指导意义,同时拓宽了BWRS状态方程的应用范围。

关键词：板翅式换热器 BWRS 液氮洗物性方法模拟计算

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常温进料液氮洗工艺的开发与应用

常温进料液氮洗工艺的开发与应用

作者：尤杨大连理工大学

学位级别：硕士

液氮洗涤法是合成氨工业中脱除原料气中的CO最常见的物理方法,即在-189℃左右低温条件下,以液氮为吸收剂吸收与氮沸点接近的CO、Ar、CH的方法,具有流程简单、动力消耗低、便于管理且气体净化度高等优点。传统液氮洗工艺的原料气大多来... 详细信息

液氮洗涤法是合成氨工业中脱除原料气中的CO最常见的物理方法,即在-189℃左右低温条件下,以液氮为吸收剂吸收与氮沸点接近的CO、Ar、CH的方法,具有流程简单、动力消耗低、便于管理且气体净化度高等优点。传统液氮洗工艺的原料气大多来自于低温甲醇洗,同时液氮洗还会返还甲醇洗基本等冷量、等温位的氨合成气以保持冷量平衡,因此一般情况下液氮洗的操作及设计都受甲醇洗的限制。本文针对某厂液氮洗工艺进行改造,使其突破原料气来自低温甲醇洗的限制,进行常温进料,以减少液氮洗与甲醇洗的耦合。并以常温进料液氮洗工艺为基础,提出四种改良方案,分别为方案Ⅰ、Ⅱ(减少板翅式换热器数量)、方案Ⅲ(增设气液分离装置)和方案Ⅳ(增设甲烷回收装置),以达到与甲醇洗工艺彻底解偶联、节约设备成本、提高经济效益、节能减排等目的。常温进料液氮洗工艺及其改良方案的工艺要求均为净化气中H回收率高于95%,净化气中CO摩尔含量小于1×10,并且板翅式换热器冷端温差高于1.5℃。具体来讲,本工作采用Aspen Plus和Aspen Process Economic Analyzer两种软件对常温进料液氮洗工艺及其改良方案进行了模拟优化,以RK-Aspen作为本模拟使用的物性方法进行模拟计算。模拟结果显示常温进料液氮洗工艺及其改良方案均符合工艺要求:方案Ⅰ可节约39.06%的成本;方案Ⅲ可有效防止因气液混合进入而引起的换热器振动,并节约冷量40J/kg;方案Ⅳ可回收99.16%的甲烷。本研究为传统液氮洗工艺减少与甲醇洗工艺的耦合提出了崭新的思路,为常温进料液氮洗工艺在实际生产中的应用指明了方向,为优化工艺设计、节约设备成本、提高经济效益提供了有益的理论指导。

关键词：合成氨液氮洗板翅式换热器甲烷分离过程模拟

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复杂液氮洗装置的模拟分析与改造研究

复杂液氮洗装置的模拟分析与改造研究

作者：吴德民大连理工大学

学位级别：硕士

复杂液氮洗装置除设有传统氮洗塔和相应的换热器外，还设有尾气回收系统和来自另一氨厂弛放气回收系统，回收溶解在氮洗塔塔底液中的大量的H和CO，最终还可以回收到98％的Ar产品。所以该装置比传统的液氮洗装置多设了预分离塔和分离塔... 详细信息

复杂液氮洗装置除设有传统氮洗塔和相应的换热器外，还设有尾气回收系统和来自另一氨厂弛放气回收系统，回收溶解在氮洗塔塔底液中的大量的H和CO，最终还可以回收到98％的Ar产品。所以该装置比传统的液氮洗装置多设了预分离塔和分离塔，相应的换热设备、回流罐以及泵等，且这两个塔耦合在一起，整个液氮洗装置工艺复杂，能量集成度高，是一套比较先进的工艺流程，该流程有利于原料回收利用，节约能源，降低环境污染等特点。本课题的任务是一套复杂液氮洗装置的恢复设计，即国内某公司从国外引进一套二手设备，针对于该公司的具体情况在国内重建恢复运行，文中主要讨论了该套复杂液氮洗装置的工艺模拟和设备核算。首先，对该套复杂液氮洗装置工艺原理的深刻理解，包括分离序列和换热网络的匹配、具体的传质、传热等过程。然后，应用ASPEN PLUS软件进行该套装置的设计工况和改造工况的工艺模拟。首先，对复杂液氮洗装置设计工况进行了模拟，根据设计值对各塔和其它设备作了详细的分析，得到了各塔的工艺参数：分析了液氮洗装置中物系物性和低温高压操作条件，得到了能够准确反映该装置热力学行为改进的RK-ASPEN热力学模型。在设计工况各操作单元模拟准确的基础上，各操作单元逐步联立，通过流程断裂，撕裂流股建立了全流程模型，模拟值与设计值符合良好，认为模型建立准确，可以用来对改造工况的研究。其次，在设计工况模拟的基础上，针对于气化原料由原设计的粉煤改为焦炉气的条件，组成发生较大变化，而且无弛放气来源，根据公司公用工程高压氮气和低压液氮的限制条件，提出了先进合理的改造方案。对改造方案严格地模拟，分析由原料气组成变化而引起的各塔的变化，分别调整了各塔的操作参数，完成了改造工况的模拟，并对尾气回收系统停运的工况进行了模拟。最后，在工艺模拟的基础上，对设计工况和改造工况进行了设备核算，包括各塔的流体水力学的校核和各板翅式换热器的设备核算，使各换热器满足工艺模拟的传热要求，工艺模拟与设备核算相互配合，最终完成了改造工况的模拟，为装置的改造和运行提供了理论依据。

关键词：液氮洗合成氨过程模拟板翅式换热器

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合成氨生产中液氮洗工艺优化及应用

合成氨生产中液氮洗工艺优化及应用

作者：孙国鹏长春工业大学

学位级别：硕士

液氮洗装置用于合成氨工艺中原料气的最终净化。目的是将出甲醇洗净化气中剩余的C0、和CH4等进一步脱除干净,使C0≤lppm。并对氮洗后的净化气进一步配氮,调节氮洗塔净化气中的H2：N2比,使达到合成氨合成气H2：N2比3：1的要求。本论文根... 详细信息

液氮洗装置用于合成氨工艺中原料气的最终净化。目的是将出甲醇洗净化气中剩余的C0、和CH4等进一步脱除干净,使C0≤lppm。并对氮洗后的净化气进一步配氮,调节氮洗塔净化气中的H2：N2比,使达到合成氨合成气H2：N2比3：1的要求。本论文根据中化吉林长山化工有限公司生产装置节能降耗改扩建工程中合成氨原料气净化的要求,结合液氮洗工艺技术应用经验及本项目系统工艺配置实际及物料和能量平衡计算,设计出了液氮洗工艺流程,装置所需要的主要设备氮洗塔、换热器等进行设计计算,确定设备选型,进行了技术经济分析评价,并成功地应用工厂实际生产中,取得了显著的经济与社会效益。本装置投运以来,运行稳定,净化气中C0≤1ppm,吨氨减少原料H2损失35.8Nm3,年增效益644.42万元。

关键词：液氮洗氮洗塔换热器设计优化

基于液氮洗联产LNG冷能发电系统的模拟与优化研究

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基于液氮洗联产LNG冷能发电系统的模拟与优化研究

作者：文嘉康中南大学

学位级别：硕士

CH是LNG的重要成分,是较理想的清洁能源,其燃烧产生的二氧化碳和氮氧化物的排放量远小于煤炭和燃油,并且几乎不产生其它污染物。而合成氨是氮肥的主要原料,我国的合成氨市场巨大,且在以煤为原料的合成氨系统中含有大量的CH。低温液氮洗... 详细信息

CH是LNG的重要成分,是较理想的清洁能源,其燃烧产生的二氧化碳和氮氧化物的排放量远小于煤炭和燃油,并且几乎不产生其它污染物。而合成氨是氮肥的主要原料,我国的合成氨市场巨大,且在以煤为原料的合成氨系统中含有大量的CH。低温液氮洗模块作为合成氨原料气净化系统的主要模块,在其脱出的杂质流股中含有大量的CH成分,工业中通常将其作为燃料气使用,为了回收其中的CH通常会在液氮洗系统增设甲烷精馏系统。本文提出了一种基于液氮洗联产LNG系统的冷能发电设计,以甲烷精馏过程中产生的冷能耦合有机朗肯循环(ORC)进行低温发电。以甲烷精馏塔再沸器中的冷量作为冷源,空气或海水可以直接作为热源,在回收液氮洗尾气中LNG的同时产生电能。本文的主要工作是对基于液氮洗联产LNG冷能发电系统的运行特性进行了热力学分析和优化,主要开展了以下几个方面的工作:(1)通过Aspen Plus软件建立基于液氮洗联产LNG冷能发电系统的热力学模型,模型验证结果显示模型符合设计要求。(2)利用所建立的热力学模型,研究了不同工质和关键运行参数对净发电量(NEG)和系统能量效率的影响。计算结果确定了丙烷可作为有机朗肯循环的最佳工质,并且随着工质泵压力的增加,NEG逐渐增大,且根据热源温度的不同,ORC高压对于每个工质有不同的上限。当利用CH作为ORC子系统工质的时候,对应最高的NEG为675.95 k W,同时ORC子系统能量效率为19.34%;(3)基于(火用)分析和热经济学理论建立了系统的(火用)和(火用)经济分析模型,得出了各个设备的(火用)损失和系统的(火用)效率及单位产物(火用)总成本。基于(火用)和(火用)经济分析结果,结合生产实际对系统各部件进行高级(火用)以及(火用)经济分析,确定各个设备的改进潜力,提出系统的改进策略。确定了系统88.8%的投资成本是由部件本身产生的。若想降低总成本,应着重降低设备的(火用)损成本,并通过进一步分析得出本系统具有降低27.28%的(火用)损、30.02%的(火用)损成本和7.18%的投资成本的潜力;(4)对系统的热力学及经济学两大方面建立多目标优化模型,采用改进的非支配排序遗传算法(NSGA-II)对多目标优化模型进行求解,得到该优化模型的Pareto解集;再应用双基点法(TOPSIS)和Shannon熵法针对Pareto解集得到最终决策。热力学多目标优化结果说明本系统可通过调节关键参数以适应不同外界环境,达到热力学综合性能最佳状态,系统的最大能量效率为67.26%、最大(火用)效率为76.95%、最低单位产物(火用)总成本为28.4509$/GJ;经济性多目标优化结果说明通过增加6.13%的总经济成本,(火用)效率可提高2.83%,净发电量可提高47.95%。图35幅,表21个,参考文献84篇

关键词：液氮洗液氮洗尾气回收 LNG 冷能发电热力学分析多目标优化