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第五章 化工压力容器与合成氨系统的设计研究
工过程工艺流程的开发设计问题，第一个完成这种工艺流程模拟计算的是美国的
Kellogg公司，该公司于1958年开发了FLEXIBLE FLOW-SHEET，这种模拟系统
可以用于计算整个工艺流程的物料平衡、能量平衡以及进行开发设计的多方案评
比问题，Kellogg公司应用这个模拟系统在20世纪60年代，开发了单机组、大容
量、低能耗的合成氨新工艺流程装置设计。
由于合成氨工艺的大型化和复杂化，引入流程模拟技术，可以对合成氨流程
进行综合评价并分析其总体的可行性，借以改进流程的不足之处，优化操作条
件，并可以发现生产过程中存在的不稳定之处。所以，自20世纪50年代末以来，
流程模拟系统被相继研究开发，其中有用于大型合成氨流程模拟中并收到了良好
的效益。对氨合成工段的研究，前人大多数通过建立单元设备数学模型，或采
用不同的化工流程模拟软件对工段进行系统模拟和合成塔的优化研究。有学者介
绍了中国自行开发的合成氨流程模拟与分析系统SAPROSS（I）的开发过程，并
且还介绍了该软件在中国工程系统分析、生产装置标定、其他国家报价分析中的
应用。也有学者采用一维均相数学模型，模拟计算中国具有代表性的日产千吨的
Kellogg氨合成塔操作工况，在此基础上运用MATLAB语言对该塔的操作工况进
行优化。Ramon Mendivil等利用TE-LCA（算法）揭示了何种技术及立法的发展
在一定时期能减少合成氨生产过程中废热排放。
20世纪80年代，美国麻省理工学院开发出了Aspen Plus系统，该软件现已成
为世界上最为通用的化工流程模拟软件。Aspen Plus是一款功能强大的仿真模拟
软件，其中包括五十六种操作模型，含五千种纯组分、超过三千种不同的固体物
质、四千个二元交互参数的庞大数据库。
（二）改造方案的介绍
合成氨产量增加产量、节能降耗的改建重点分为两部分：一是高压压缩机工
段间增设分子筛干燥净化系统；二是合成氨系统中，冷冻分氨将塔前改为塔后，
且在压缩机工段中增加高效油过滤器和防喘震水冷器，从而使得改建后的合成氨
系统能够达到日产1200公吨产品液氨的需求，并且使改造过程成这部分约，动工
量小。氨合成回路改造中的新增设备均按1500公吨产品液氨/天能力设计，以使
装置在经进一步改造后达到每天1500公吨的生产能力时，场内新增的设备不再作
较大的更改。
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