熊文峰

(中石化南京工程有限公司，江苏 南京 211100)

ASPEN PLUS是生产装置设计、稳态模拟和优化的大型通用流程模拟软件，可用于医药、化工等多种工程领域，ASPEN PLUS功能十分强大，具有工业上最适用且完备的物性数据库、拥有多达50多种单元操作模块，可以利用丰富的设备模型对工艺过程进行严格的物料和能量平衡计算；可以预测物流的组成、流速及物性；可以预测操作条件、设备的工艺尺寸；通过对各种不同工艺方案的比较，缩短装置的设计时间；对工艺流程进行优化、帮助改进当前的工艺等[1]。本文采用ASPEN PLUS 8.4对氨合成回路进行了流程模拟，对氨合成塔主要操作变量进行了灵敏度分析，研究了氢氮比、合成压力、进口温度、空速、以及惰性气体含量对氨合成反应的影响，确定了最佳操作参数，在一定程度上可以预测和指导实际生产。

1 流程模拟

1.1 模拟流程的建立

根据合成氨工艺流程，在ASPEN PLUS软件中建立氨合成回路工艺模拟流程,见图1。

C101-新鲜气压缩机；C102-循环气压缩机；M1，2-混合器；R101氨合成塔；E101-蒸汽过热器；E102-废热锅炉；E103-软水加热器；E104-热交换器；E105-水冷器；E106-冷交换器；E107-一级氨冷器；E108-二级氨冷器；E109-级间换热器；V101-一级氨分离器；V102-二级氨分离器

1.2 模拟流程的说明

氨合成系统流程按功能可划分反应气预热、氨合成反应、余热回收、冷却分离四个连续循环的单元和其它辅助单元[2]。来自循环机的合成气与新鲜气合并，经塔前换热器预热至170～210℃后进入氨合成塔，在氨合成催化剂的作用下，发生如下化学反应：