本文關鍵詞：一種氨氧化反應余熱回收爐工藝及設備結(jié)構(gòu)研究

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【摘要】：氨氧化反應余熱回收爐作為雙加壓法制硝酸工藝中核心關鍵設備之一,由于其工藝過程高度集成,設備結(jié)構(gòu)復雜,反應條件高溫、高壓,反應過程會放出大量的熱量,應及時帶走反應放熱。如反應放熱不能及時帶走,不僅會因溫度過高影響催化劑活性,進而影響反應速率,而且高溫會損壞設備,進而使得反應被迫停止,因此,研究氨氧化反應及余熱回收工藝及設備對硝酸工業(yè)長遠的發(fā)展具有重要意義。本文結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)實際,針對硝酸生產(chǎn)過程中氨氧化反應余熱回收爐存在的問題,重點從以下幾個方面進行研究：(1)計算物料及熱量衡算,研究設備各部分在反應工藝流程中參數(shù)設計的合理性,并通過流程模擬軟件進行驗證。(2)分析過熱器、蒸發(fā)器、水冷壁和預熱器的盤管結(jié)構(gòu),針對現(xiàn)有裝置中過熱器盤管易爆管對設備結(jié)構(gòu)做出相應優(yōu)化,具體的方案為在過熱器盤管上方增加第一蒸發(fā)器以減少高溫對過熱器的直接熱輻射。(3)運用三維流場模擬分析軟件對氧化段的氣體分布器進行相關的流場模擬,通過改變其內(nèi)部結(jié)構(gòu),對分布器的分布效果達到優(yōu)化。通過上述研究,解決了生產(chǎn)實際中存在突出問題,降低了過熱器盤管爆管的頻率,同時使得氧化段分布器分布效果明顯提高,總體保障了企業(yè)的實際生產(chǎn)要求,達到了本次研究的既定目標。
【關鍵詞】：氨氧化反應 余熱回收 過熱器盤管 數(shù)值模擬 分布器
【學位授予單位】：天華化工機械及自動化研究設計院有限公司
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ054;TQ111.26
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-9
• 第1章 緒論9-11
• 1.1 課題來源9
• 1.2 課題背景9-10
• 1.3 本課題的意義和重要性10
• 1.4 本課題的研究目標和研究內(nèi)容10-11
• 第2章 氨氧化技術發(fā)展概況11-17
• 2.1 工業(yè)上硝酸生產(chǎn)工藝的變革11-12
• 2.2 氨氧化工藝的發(fā)展現(xiàn)狀12-14
• 2.2.1 常壓法12
• 2.2.2 綜合法12-13
• 2.2.3 全中壓法13
• 2.2.4 全高壓法13
• 2.2.5 雙加壓法13-14
• 2.3 氨氧化法工藝的主要發(fā)展趨勢14-17
• 2.3.1 生產(chǎn)規(guī)模大型化15
• 2.3.2 操作壓力不斷提高15
• 2.3.3 選用改進型催化劑15
• 2.3.4 尾氣排放標準越來越嚴格15
• 2.3.5 工藝流程縮短致使設備結(jié)構(gòu)集成化程度越來越高15-17
• 第3章 氨氧化反應余熱回收爐工藝計算分析17-33
• 3.1 氨氧化反應余熱回收爐的工藝流程17-18
• 3.2 氨氧化反應余熱回收爐的熱量傳遞過程18
• 3.3 氨氧化反應余熱回收爐的物料衡算18-23
• 3.3.1 主反應過程的物料衡算19-20
• 3.3.2 副反應過程的物料衡算20-22
• 3.3.3 差值22-23
• 3.3.4 物料衡算匯總23
• 3.4 氨氧化反應余熱回收爐的熱量衡算23-28
• 3.4.1 氨—空氣混合氣帶入熱量24-25
• 3.4.2 氨氧化反應放出熱量25-26
• 3.4.3 氨氧化反應理論溫度計算26-28
• 3.5 模擬校核計算28-33
• 3.5.1 總物料及熱量平衡計算28-29
• 3.5.2 工藝過程模擬計算29-33
• 第4章 氨氧化反應余熱回收爐的設備結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析33-47
• 4.1 氧化反應段結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析35-36
• 4.1.1 分布器35
• 4.1.2 燃燒器35-36
• 4.2 余熱回收段結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析36-44
• 4.2.1 蒸發(fā)過熱段36-43
• 4.2.2 預熱段43-44
• 4.3 觸媒框結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析44-47
• 第5章 氧化反應段分布器的CFD數(shù)值模擬分析47-69
• 5.1 分布器的CFD數(shù)值模擬計算方法47-48
• 5.1.1 流場的簡化假設47
• 5.1.2 數(shù)值模擬計算步驟47-48
• 5.2 數(shù)學模型的建立48-49
• 5.2.1 分布器的結(jié)構(gòu)尺寸48-49
• 5.2.2 創(chuàng)建計算模型49
• 5.3 劃分網(wǎng)格49-50
• 5.4 流場分析設置50-51
• 5.4.1 設置氣相材料模型50
• 5.4.2 設置流體與及相關參數(shù)50-51
• 5.4.3 設置流場邊界條件51
• 5.4.4 設置求解控制選項51
• 5.5 流場模擬分析51-56
• 5.5.1 速度場分析52-54
• 5.5.2 壓力場分析54-56
• 5.6 優(yōu)化分析討論56-67
• 5.6.1 兩層分布板之間增加氣體導向機構(gòu)56-61
• 5.6.2 進氣口豎直段處增加氣體擋板61-67
• 5.7 結(jié)論匯總67-69
• 結(jié)論與展望69-71
• 參考文獻71-74
• 致謝74-75
• 附錄A 攻讀學位期間所發(fā)表的學術論文75

【參考文獻】

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本文編號：604825