Model proses urea ini telah dikembangkan menggunakan Aspen Plus Versi

2.006,5. Ini adalah model loop tertutup ketat untuk pabrik sementara

Bagian pemulihan didekati dengan menggunakan model September Karbon

Bagian kompresi dioksida tidak termasuk. Dari hasil, terlihat

bahwa paket properti SR-POLAR digunakan untuk simulasi adalah tepat.

Model dapat digunakan sebagai panduan untuk memahami proses dan

ekonomi, dan juga sebagai titik awal untuk model yang lebih canggih untuk

merancang pabrik dan peralatan proses Spesifikasi.

Untuk perbaikan lebih lanjut dari model, upgrade berikut harus

membuat:

o pendingin sirkuit air untuk E03 dan sirkuit uap tekanan rendah untuk

E02 harus dilaksanakan. Implementasi ini berguna untuk energi

menghemat studi.

o E02 disimulasikan dalam pekerjaan ini dengan model RSTOIC. Namun, RPLUG sebuah

Model lebih cocok untuk simulasi peralatan ini. Namun,

untuk melakukannya, data peralatan rinci untuk E02 diperlukan.

o stripper The E01 adalah jenis peralatan yang jatuh film. Ini mewujudkan VLE

kesetimbangan, perpindahan massa, reaksi, dan perpindahan panas. Untuk ketat

mensimulasikan peralatan ini, perhitungan berdasarkan tingkat (RateSep) harus

digunakan. Sebuah subroutine khusus akan dibutuhkan untuk menggabungkan massa

mentransfer keterbatasan-falling film. Dalam simulasi ini, RADFRAC yang

Model digunakan dengan efisiensi komponen untuk NH

3,

8 Kesimpulan 13

CO

O sebagai

bekerja di sekitar.

Hasil yang akurat yang diperoleh dalam simulasi ini menunjukkan bahwa

Aspen Plus dan paket data properti fisik akan memberikan informasi yang akurat

simulasi proses urea lainnya.

Sejumlah kecil biuret (C

2

H

5

N

3

O

) Diproduksi selama sintesis. Didalam

kerja, produksi biuret tidak dianggap, tapi komponen dapat dengan mudah

ditambahkan jika diperlukan.

2

Sifat komponen murni dari semua komponen kecuali amonium

karbamat dapat diambil dari Aspen Ditambah databanks. upaya khusus

dibuat untuk menggabungkan sifat komponen murni dari amonium

karbamat dalam simulasi.

Sebuah kontribusi khusus dari pekerjaan ini adalah pengembangan properti fisik

Model untuk menggambarkan simultan keseimbangan fisik-kimia yang terjadi di

proses urea-sintesis.

Unit metrik digunakan dalam pekerjaan ini, kecuali bahwa unit suhu

C,

Unit tekanan kg / cm

2

(abs), Unit aliran entalpi adalah mmcal / jam, dan aliran mol

unit kmol / hari.

O

Proses ini dijelaskan sebagai berikut:

Pakan CO

2

gas (S07) diumpankan ke PPK

stripper, E01, untuk strip urea

solusi yang berasal dari reaktor. Dalam pengupas, amonium karbamat

terurai, membebaskan lebih NH

3

2

dan CO

akan dilucuti keluar. Panas adalah

disediakan di sisi shell dari tabung oleh kondensasi uap 285 psig sementara

larutan urea jatuh dalam tabung berlawanan bawah melewati naik

CO

2

2

stripping gas. Solusi stopkontak cair dari stripper yang kaya

urea dan pergi ke bagian hilir untuk pemurnian urea.

• Dalam reaktor urea adiabatik, R01, larutan NH

(banyak dalam bentuk amonium karbamat) dan uap mengalir ke atas

melalui 8 tahapan volume reaktor untuk meminimalkan back-pencampuran dan memberikan

waktu tinggal yang cukup untuk pembentukan urea. Gas yang tersisa menyingkat

dan karbamat terurai dalam reaktor untuk menyediakan panas untuk sedikit

Reaksi endotermik dari karbamat menjadi urea. Solusi urea (S06)

meluap dari atas reaktor kembali ke Stripper E01, sedangkan

gas yang tidak bereaksi (S05) pingsan bagian atas reaktor.

Gas-gas yang tidak bereaksi lolos ke Scrubber, E03, di mana daur ulang

solusi karbamat dari bagian Penguapan / Resirkulasi (S13) adalah

lulus dari atas tempat tidur dikemas dan mengisi bagian sisi tabung

tabung vertikal. Gas naik melalui tabung dan lulus melalui

bagian dikemas sebelum meninggalkan bagian atas kapal. Kontak dengan

solusi karbamat menyerap bereaksi NH

3

dan CO

, Sedangkan

gas inert dari O

2

, N

, Dan lain-lain (S15) melampiaskan keluar dari atas. Di

bawah, diresirkulasi air pendingin mengalir di dalam tabung menghilangkan panas

penyerapan dari larutan karbamat. Solusi karbamat (S17)

meluap keluar dari kapal.

2

Solusi (S17) bersama-sama dengan aliran uap atas dari Stripper yang

(S08) diumpankan ke karbamat Kondensor, E02, melalui penggunaan

ejector, dimana pakan amonia (S01) berfungsi sebagai cairan memompa.

Bentuk amonium karbamat dalam kondensor ini. Campuran uap-cair

(S03) jatuh melalui tabung dan panas reaksi dihapus oleh

generasi 50 psig uap di sisi shell. Campuran pergi ke

bawah reaktor untuk produksi urea.

4 3 Proses Deskripsi

2

Aliran bawah (S09) dari Stripper E01 dikirim ke hilir

bagian untuk memulihkan urea. Sungai daur ulang setelah pulih urea

(S13) adalah kembali ke H.P. yang Scrubber untuk menyelesaikan loop.

3

dan CO

2

4 Sifat Fisik

Model untuk sifat termodinamika dari NH

3

-CO

O-UREACARB-N

2

-O

2

2

4 Sifat Fisik 5

-H

sistem berdasarkan model SR-POLAR dalam Aspen Ditambah

(Soave, 1972; Peneloux dan Rauzy, 1982; Schwartzentruber dan Renon,

1989). Model ini menggunakan persamaan keadaan dan dengan demikian cocok untuk tinggipompa tekanan tersebut,

kondisi suhu tinggi sintesis urea. Selanjutnya, model

berisi ekstensi yang memungkinkan deskripsi akurat tentang fase dan

kesetimbangan kimia, kepadatan dan sifat termodinamika lainnya

(misalnya, entalpi) dari sistem ini.

Kami memilih pendekatan kami untuk pemodelan sifat termodinamika

setelah mempelajari upaya pemodelan sebelumnya dalam literatur dan menganalisis

data yang tersedia. Fréjacques (1948), Kawasumi (1952, 1953 dan 1954) dan

Lemkowitz (1980) dikembangkan kimia dan model termodinamika oleh

mendalilkan reaksi untuk pembentukan urea dan berbagai asumsi yang disederhanakan

untuk tahap non-idealistis. Asumsi menyederhanakan tidak mengizinkan

model yang akurat dan umum untuk sifat kimia-termodinamika.

Bernadis dkk. (1989) dan Isla dkk. (1993) mengembangkan ditingkatkan teoritis

model dengan memasukkan spesies ionik dan menggambarkan nonideality cairan

fase dengan model UNIQUAC dimodifikasi. Kami percaya bahwa di bawah tinggi

suhu (160-200 ° C) dan konsentrasi air relatif rendah

sintesis urea, tingkat ionisasi akan menjadi kecil. Selanjutnya, modern

persamaan negara seperti model SR-POLAR cocok dengan

deskripsi sifat termodinamika sistem nonideal di tinggi

tekanan dan suhu. Dengan demikian kita telah memilih untuk menggunakan SR-POLAR

Model sebagai pilihan fisik-properti.

Pengembangan paket data untuk sistem ini sulit karena sebagian besar

Data hanya tersedia sebagai gabungan kesetimbangan fisik dan kimia.

Data tekanan pemisahan yang tersedia untuk amonium karbamat

(Janacke, 1930), yang merupakan tekanan pada suhu tertentu di mana

amonia dan karbon dioksida berada dalam kesetimbangan dengan fase terkondensasi

amonium karbamat. Data juga tersedia untuk konversi kesetimbangan

campuran didefinisikan NH

3

-CO

2

-H

O untuk urea (Kawasumi, 1952, 1953 dan

1954; Inoue, 1972). Akhirnya, tekanan bubble telah diukur untuk

campuran didefinisikan NH

3

-CO

2

-H

2

2

O pada kesetimbangan kimia. The Aspen Ditambah

kemampuan analisis data (DRS dan DATA-FIT) telah digunakan untuk mendapatkan

cocok simultan ini bervariasi dan kompleks set data.

Gorlovskii dan Kucheryavyi (1979) telah menganalisis data konversi urea

dilaporkan oleh banyak penulis dan telah menghasilkan korelasi empiris yang

diakui menjadi akurat. Gambar 2 membandingkan konversi kesetimbangan

2

diprediksi oleh model AspenTech hadir dengan Gorlovskii-Kucheryavyi

korelasi. Korelasi ini jelas memberikan fit akurat dari

Data.

5 Kimia Reaksi

Ilmu gerak

Ada dua reaksi utama yang terjadi dalam proses sintesis urea:

(1) 2NH

3

+ CO

CARB

(2) CARB UREA + H2O

Reaksi pertama, yang berlangsung dalam fasa cair, mengkonversi amonia

2

dan karbon dioksida menjadi amonium karbamat. Reaksi ini sangat

eksotermis dan cepat. Kesetimbangan kimia ini mudah dicapai di bawah

kondisi operasi dalam reaktor. Reaksi kedua juga berlangsung di

fase cair dan endotermik. Laju lambat dan keseimbangan adalah

biasanya tidak dicapai dalam reaktor.

Seorang pengguna subroutine, USURA.F, dikembangkan untuk menyertakan kinetika reaksi

kedua reaksi. USURA.F digunakan dalam simulasi reaktor. Kedua maju dan

Reaksi sebaliknya dianggap. Kinetika Reaksi 1 telah diatur untuk

menjadi cepat sehingga keseimbangan yang efektif tercapai. Data literatur terbatas

digunakan untuk kinetika Reaksi 2.

Kinetika reaksi telah dirumuskan untuk mendekati keseimbangan

komposisi untuk waktu tinggal besar. Kesetimbangan telah dijelaskan dalam

hal koefisien fugasitas sejak persamaan keadaan digunakan sebagai

Model termodinamika. Konstanta kesetimbangan untuk reaksi 1, dalam hal

fraksi mol, ditulis sebagai berikut:

0 0 0

2

2

exp

G G G

P

2

CARB NH CO

NH CO

1

K

RT

3 2

3 2

P

0

CARB

Dimana:

T = Suhu

P = Tekanan

x = Mole fraksi vektor

R = Gas konstan

P

0

= Tekanan Referensi (= 1 atmosfer)

8 5 Kimia Reaksi Kinetics

4 Sifat Fisik

Model untuk sifat termodinamika dari NH

3

-CO

O-UREACARB-N

2

-O

2

2

4 Sifat Fisik 5

-H

sistem berdasarkan model SR-POLAR dalam Aspen Ditambah

(Soave, 1972; Peneloux dan Rauzy, 1982; Schwartzentruber dan Renon,

1989). Model ini menggunakan persamaan keadaan dan dengan demikian cocok untuk tinggipompa tekanan tersebut,

kondisi suhu tinggi sintesis urea. Selanjutnya, model

berisi ekstensi yang memungkinkan deskripsi akurat tentang fase dan

kesetimbangan kimia, kepadatan dan sifat termodinamika lainnya

(misalnya, entalpi) dari sistem ini.

Kami memilih pendekatan kami untuk pemodelan sifat termodinamika

setelah mempelajari upaya pemodelan sebelumnya dalam literatur dan menganalisis

data yang tersedia. Fréjacques (1948), Kawasumi (1952, 1953 dan 1954) dan

Lemkowitz (1980) dikembangkan kimia dan model termodinamika oleh

mendalilkan reaksi untuk pembentukan urea dan berbagai asumsi yang disederhanakan

untuk tahap non-idealistis. Asumsi menyederhanakan tidak mengizinkan

model yang akurat dan umum untuk sifat kimia-termodinamika.

Bernadis dkk. (1989) dan Isla dkk. (1993) mengembangkan ditingkatkan teoritis

model dengan memasukkan spesies ionik dan menggambarkan nonideality cairan

fase dengan model UNIQUAC dimodifikasi. Kami percaya bahwa di bawah tinggi

suhu (160-200 ° C) dan konsentrasi air relatif rendah

sintesis urea, tingkat ionisasi akan menjadi kecil. Selanjutnya, modern

persamaan negara seperti model SR-POLAR cocok dengan

deskripsi sifat termodinamika sistem nonideal di tinggi

tekanan dan suhu. Dengan demikian kita telah memilih untuk menggunakan SR-POLAR

Model sebagai pilihan fisik-properti.

Pengembangan paket data untuk sistem ini sulit karena sebagian besar

Data hanya tersedia sebagai gabungan kesetimbangan fisik dan kimia.

Data tekanan pemisahan yang tersedia untuk amonium karbamat

(Janacke, 1930), yang merupakan tekanan pada suhu tertentu di mana

amonia dan karbon dioksida berada dalam kesetimbangan dengan fase terkondensasi

amonium karbamat. Data juga tersedia untuk konversi kesetimbangan

campuran didefinisikan NH

3

-CO

2

-H

O untuk urea (Kawasumi, 1952, 1953 dan

1954; Inoue, 1972). Akhirnya, tekanan bubble telah diukur untuk

campuran didefinisikan NH

3

-CO

2

-H

2

2

O pada kesetimbangan kimia. The Aspen Ditambah

kemampuan analisis data (DRS dan DATA-FIT) telah digunakan untuk mendapatkan

cocok simultan ini bervariasi dan kompleks set data.

Gorlovskii dan Kucheryavyi (1979) telah menganalisis data konversi urea

dilaporkan oleh banyak penulis dan telah menghasilkan korelasi empiris yang

diakui menjadi akurat. Gambar 2 membandingkan konversi kesetimbangan

2