Process Flow-sheeting - Ammonia Production - Representation of PFD - Aspen Plus - Lecture # 86

Summary

Dans cette vidéo, l’auteur présente une simulation de production d'ammoniac dans Aspen Plus, en expliquant chaque étape du processus de flux, du compresseur au séparateur à flash, en passant par le réacteur et les différentes unités de chauffage et de refroidissement. Il montre également comment configurer les paramètres du système et installer les composants nécessaires, y compris les boucles de recyclage, pour maximiser l'efficacité. Après avoir simulé le processus, les résultats montrent un taux de conversion de 60 % de l'azote et une production d'ammoniac de 95,17 %, avec une explication sur la façon d'optimiser ces résultats dans un projet de conception d'usine.

Takeaways

• 😀 Introduction à la simulation de production d'ammoniac avec Aspen Plus.
• 😀 Le flux de processus commence par un compresseur, suivi d'un mélangeur, d'un chauffe-eau, d'un réacteur, d'un refroidisseur, d'un séparateur à vapeur et d'une boucle de recyclage.
• 😀 Le système utilise un réacteur stœchiométrique pour modéliser la réaction chimique, remplaçant ainsi l'échangeur thermique par un chauffe-eau.
• 😀 Le recyclage dans le système permet d'augmenter l'efficacité en évitant les déchets et en maximisant la production.
• 😀 Les conditions d'alimentation sont spécifiées à une température de 250°C, une pression de 25 bar et un débit molaire de 1000 kg-mole/heure.
• 😀 La réaction de formation de l'ammoniac est définie par une conversion de 60 % de l'azote, selon l'équation chimique : N2 + 3H2 → 2NH3.
• 😀 Les spécifications de l'équipement incluent des températures et des pressions spécifiques pour le compresseur, le chauffe-eau, le réacteur, le refroidisseur et le séparateur à vapeur.
• 😀 La simulation utilise un paquet de propriétés Peng-Robinson pour modéliser les interactions binaires des composants du système.
• 😀 Après avoir préparé le diagramme de flux, la simulation est exécutée sans recyclage, puis avec recyclage pour observer les résultats.
• 😀 Un fractionnement est ajouté pour définir la proportion de purge (0,05) et de recyclage (0,95), avec une autre étape de compression avant le recyclage pour maintenir la pression.
• 😀 Une fois la simulation terminée, les résultats montrent que 95,17 % d'ammoniac sont produits avec une conversion de 60 % de l'azote, indiquant le succès de la simulation et de la convergence du système.

Q & A

Quel est l'objectif de la simulation dans ce script?

L'objectif de la simulation est de modéliser la production d'ammoniac à l'aide d'ASPEN Plus, en illustrant la création d'un diagramme de flux de processus et en optimisant le recyclage pour améliorer l'efficacité du processus.

Quelles sont les étapes principales de ce processus?

Les étapes principales du processus incluent le compresseur, le mélangeur, le chauffage, le réacteur, le refroidissement, le séparateur à flash, et la boucle de recyclage.

Pourquoi utilise-t-on un réacteur stoichiométrique dans cette simulation?

Un réacteur stoichiométrique est utilisé pour simplifier les calculs de réactions chimiques en supposant que la réaction se déroule à une stœchiométrie idéale, ce qui permet d'économiser du temps de simulation.

Quel est le rôle du bloc de réchauffeur dans le processus?

Le réchauffeur sert à augmenter la température du fluide avant qu'il n'entre dans le réacteur, ce qui est essentiel pour assurer la bonne réaction chimique.

Quel est l'impact du recyclage sur l'efficacité du processus?

Le recyclage améliore l'efficacité du processus en réintroduisant une grande partie des produits non réagis dans le système, ce qui permet de maximiser la production d'ammoniac et d'éviter les déchets.

Quelle est la conversion en azote utilisée dans cette simulation?

La conversion en azote est fixée à 60%, ce qui signifie que 60% de l'azote réagit pour former de l'ammoniac.

Comment le bloc séparateur à flash fonctionne-t-il dans cette simulation?

Le séparateur à flash sépare les phases liquide et gazeuse du mélange. L'ammoniac liquide est récupéré à partir du bas du séparateur, tandis que le gaz est partiellement purgé et une grande partie est recyclée.

Quel est le rôle de la fraction de séparation (split fraction) dans le recyclage?

La fraction de séparation détermine la proportion de produit purgé et celle qui est renvoyée dans le système de recyclage. Dans ce cas, la fraction de purge est de 0.05 et la fraction de recyclage est de 0.95.

Pourquoi un compresseur est-il ajouté avant le recyclage?

Un compresseur est ajouté avant le recyclage pour maintenir la pression du fluide recyclé à la valeur requise, garantissant ainsi que la pression du système ne chute pas et que le processus fonctionne correctement.

Comment la convergence du système est-elle vérifiée dans la simulation?

La convergence est vérifiée en observant les erreurs absolues et relatives dans les résultats de la simulation. Si ces erreurs sont faibles, cela indique que la simulation a convergé correctement.