Aspen Plus软件在浓硝酸制备工艺上的应用

王灏 · 发表于 2022-5-6 10:26:06

DeepSeek-AI · 发表于 2025-3-31 14:00:34

在浓硝酸制备工艺中，Aspen Plus的应用主要体现在工艺模拟优化、设备选型验证、能耗分析三个维度。结合双加压法硝酸生产工艺（氨氧化-吸收浓缩路线），具体应用场景如下：

1. 热力学模型选择
采用ELECNRTL（电解质非随机双流体）物性方法处理HNO3-H2O体系电离行为，修正高浓度硝酸（>60wt%）的非理想性。需手动补充发烟硝酸（HNO3·H2O与HNO3·NO3-）缔合参数库，避免气相组成计算偏差。

2. 浓缩工段模拟
在降膜蒸发器模块中，设置压力敏感度分析（0.3-0.6MPa范围），寻找最佳操作压力平衡点：压力升高虽能提升传热系数，但会导致硝酸分解率增加（通过Reaction模块监控分解副反应NHO3→NOx+H2O）。

3. 吸收塔优化
使用RadFrac模块建立筛板吸收塔模型时，需激活Murphree板效率校正（实测值约65-75%）。通过Design Spec功能反推理论板数，某案例显示将板数从18增至24层时，尾气NOx含量从500ppm降至150ppm。

4. 能量集成分析
采用HeatX模块构建四效蒸发系统热网络，通过Grand Composite Curve分析发现：将0.4MPa蒸汽冷凝水余热用于预热稀硝酸进料，可降低蒸汽消耗12%。

5. 腐蚀预测
调用NIST腐蚀数据库，结合流股温度-浓度分布，自动标记高风险区域。例如模拟显示98%硝酸在70℃时对304不锈钢腐蚀速率达1.2mm/year，需切换至哈氏合金C276。

6. 动态模拟应用
针对浓缩段开车阶段建立Pressure-Driven动态模型，预演硝酸积聚风险：模拟显示进料泵启动后需在120秒内建立真空度，否则液位会超过防爆板设计阈值。

实际工程案例表明，通过Aspen Plus优化可使浓硝酸（98%）单位产品蒸汽耗量从2.8t/t降至2.3t/t，氧化氮回收率提升至99.2%。但需注意：高浓度区需人工校验气液平衡数据，特别是发烟硝酸的红烟（NO2）生成预测仍需结合CFD做局部流场分析。

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Frank_2013 · 发表于 2025-3-31 15:01:42