貧天然氣轉(zhuǎn)化制合成氣過程模擬與優(yōu)化.pdf

1、某化肥企業(yè)二期450kt/a合成氨裝置，使用CO2和N2含量高、低熱值(5553kcal/Nm3)的貧天然氣作為合成原料氣。該套裝置采用凱洛格-布朗路特公司(簡稱KBR)組合合成氨工藝技術(shù)，其核心工藝為KBR深冷凈化工藝。本課題選取了原料天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化制合成氣以及CO2脫除系統(tǒng)作為研究對象。由于脫碳系統(tǒng)的能耗很大，通常占合成氨總能耗的10％~15%，仍存在非常大的節(jié)能潛力，本課題的研究目的就是運用化工過程模擬與優(yōu)化技術(shù)對該工藝流程進行模

2、擬計算，探尋進一步降低脫碳能耗的途徑。
　　首先基于Aspen HYSYS流程模擬軟件對貧天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化制合成氣過程進行模擬計算，選用的物性計算模型是SRK和PR狀態(tài)方程，模擬值與設(shè)計值均吻合良好，但通過進一步比較轉(zhuǎn)化氣的組成，發(fā)現(xiàn)PR狀態(tài)方程能夠獲得更準確的計算結(jié)果；然后對aMDEA脫碳過程進行模擬計算，選用DBR Amine Package物性包作為物性計算模型，模擬值與設(shè)計值同樣吻合良好。以上計算結(jié)果表明針對該過程所建立的模

3、型是適合的，從而能夠為進一步的優(yōu)化研究提供可靠的依據(jù)。
　　針對現(xiàn)有流程，提出了對原料氣進行預(yù)分離脫碳的新工藝流程，并對兩種不同的流程方案進行了模擬計算。通過對原料氣預(yù)分離脫碳的操作參數(shù)進行靈敏度分析，確定出了優(yōu)化的操作參數(shù)，可以為裝置的設(shè)計和運行提供依據(jù)。還考察了原料氣粗脫碳程度對脫碳總能耗的影響，結(jié)果表明，貧天然氣粗脫碳至5%(摩爾分數(shù))時，能夠達到更好的節(jié)能效果。最后比較了兩種改進流程方案的脫碳能耗，結(jié)果表明，先加壓后脫碳流