Optimization of operating load conditions of the synthesis branch of ammonia productions

Authors

  • Анатолий Константинович Бабиченко National Technical University «Kharkiv Polytechnic Institute» ул. Фрунзе, 21, г. Харьков, 61002, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.15587/2312-8372.2013.18358

Keywords:

ammonia production, energy consumption, synthesis unit, mathematical modeling, optimization

Abstract

The problem of optimization of operating load parameters of ammonia synthesis unit was solved in the paper in the context of general problem of the need for improving the energy efficiency of domestic largecapacity units of AM1360 series. The nature of changes in basic operation parameters of the synthesis unit, in particular changes in concentration of inert gases in the cycle, was analyzed allowing to establish a reserve of reduction of variable items of energy expenditures (consumption of natural gas, water and electricity) as objective optimization function which depends on the purge gas consumption. The parametric sensitivity of load vectors of purge gas and fresh hydronitric mixture to the vector of condensing temperature was studied by the method of mathematical modeling. This allowed concluding on the possibility of minimizing the objective function under the constraints typical for industrial operating conditions by the gradientless method, using the algorithm of onedimensional seeking of function extreme in the plane of inert gases only. The indicators of energy consumption in case of deviation of inert gases concentration from the optimal level were quantitatively determined. The presented method of developing the mathematical model and optimization algorithm can be adapted to industrial environment for various series of units, taking into account the features of technological design of the systems of compression, condensation, as well as utilization of purge and tank gases.

Author Biography

Анатолий Константинович Бабиченко, National Technical University «Kharkiv Polytechnic Institute» ул. Фрунзе, 21, г. Харьков, 61002

Candidate of Technical Sciences, Professor
Department of automation chemical processes and environmental monitoring

References

  1. Кадыгроб, Л. А. Современное состояние и перспективы развития производства аммиака и метанола [Текст] / Л. А. Кадыгроб // Химическая технология. – Киев: Наукова думка, 1985. – № 3. – С. 3-7.
  2. Гамбург, Д. Ю. Синтез аммиака: история и современность [Текст] / Д. Ю. Гамбург // Химическая промышленность. – М.: Минхимпром, 1992. – № 6. – С. 31-37.
  3. Ковеня, Т. В. Аналіз роботи підприємств хімічного комплексу України у 2010 р. [Текст] / Т. В. Ковеня // Хімічна промисловість України. – Київ: АТ «ВНДІХІМПРОЕКТ», 2010. – № 3. – С. 3-18.
  4. Глікін, М. А. Виробництво аміаку: еволюція, стан, перспективи [Текст] / М. А. Глікін, О. П. Мітронов, Г. В. Черепанова, Л. М. Савицька // Хімічна промисловість Укарїни. – Київ: АТ «ВНДІХІМПРОЕКТ», 1998. – № 2. – С.52-57.
  5. Челобова, С. П. К вопросу повышения давления в системах синтеза аммиака до 500 ат [Текст] / С. П. Челобова, Т. П. Аксельрод, В. Н. Гаганова // Азотная и кислородная промышленность: Информационный бюллетень ГИАП. – М.: ГИАП. – 1964. – № 4. – С. 12-16.
  6. Кузнецов, Л. Д. Синтез аммиака [Текст] / Л. Д. Кузнецов, А. М. Дмитренко, П. Д. Рабина, Ю. А. Соколинский; под ред. Л. Д. Кузнецова. – М.: Химия, 1982. – 296 с.
  7. Бритина, Г. А. Синтез аммиака [Текст] / Г. А. Бритина // Химическая промышленность. – М.: Минхимпром, 1973. – № 3. – С. 50-52.
  8. Грубов, В. И. Математическое моделирование непрерывных технологических процессов [Текст] / В. И. Грубов. – Киев: Изд-во Киевского ун-та, 1971. – 175 с.
  9. Бабіченко, А. К. Дослідження експлуатаційних показників ефективності роботи відцентрового трикорпусного компресора з приводом від парової турбіни великотонажного агрегата синтезу аміаку [Текст] / А. К. Бабіченко, В. І. Тошинський // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. – 2008. – № 1/3 (31). – С. 3-4.
  10. Бабіченко, А. К. Вплив температури первичної конденсації на ефективність експлуатації великотонажних агрегатів синтезу аміаку [Текст] / А. К. Бабіченко, В. І. Тошинський // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. – 2008. – № 3/4 (33). – С. 23-27.
  11. Kadygrob, L. A. (1985). Sovremennoe sostoyanie i perspektivy razvitiya proizvodstva ammiaka i metanola. Khimicheskaya tekhnologiya. Kiev: Naukova dumka. № 3, 3-7.
  12. Gamburg, D. Yu. (1992). Sintez ammiaka: istoriya i sovremennost'. Khimicheskaya promyshlennost'. M.: Minkhimprom. № 6, 31-37.
  13. Kovenya, T. V. (2010). Analiz roboty pidpryyemstv khimichnoho kompleksu Ukrainy u 2010 r. Khimichna promyslovist' Ukrainy. Kiyv: AT «VNDIKhIMPROEKT». № 3, 3-18.
  14. Hlikin, M. A., Mitronov, O. P., Cherepanova, H. V., Savyts'ka, L. M. (1998). Vyrobnytstvo amiaku: evolyutsiya, stan, perspektyvy. Khimichna promyslovist' Ukariny. Kiyv: AT «VNDIKhIMPROEKT». № 2, 52-57.
  15. Chelobova, S. P., Aksel'rod, T. P., Gaganova, V. N. (1964). K voprosu povysheniya davleniya v sistemakh sinteza ammiaka do 500 at. Azotnaya i kislorodnaya promyshlennost': Informatsionnyy byulleten' GIAP. M.: GIAP. № 4, 12-16.
  16. Kuznetsov, L. D., Dmitrenko, A. M., Rabina, P. D., Sokolinskiy, Yu. A.; In: Kuznetsova, L. D. (1982). Sintez ammiaka. M.: Khimiya, 296.
  17. Britina, G. A. (1973). Sintez ammiaka. Khimicheskaya promyshlennost'. M.: Minkhimprom. № 3, 50-52.
  18. Grubov, V. I. (1971). Matematicheskoe modelirovanie nepreryvnykh tekhnologicheskikh protsessov. Kiev: Izd-vo Kievskogo un-ta, 175.
  19. Babichenko, A. K., Toshyns'kyy, V. I. (2008). Doslidzhennya ekspluatatsiynykh pokaznykiv efektyvnosti roboty vidtsentrovoho trykorpusnoho kompresora z pryvodom vid parovoyi turbiny velykotonazhnoho ahrehata syntezu amiaku. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, № 1/3(31), 3-4.
  20. Babichenko, A. K., Toshyns'kyy, V. I. (2008). Vplyv temperatury pervychnoyi kondensatsiyi na efektyvnist' ekspluatatsiyi velykotonazhnykh ahrehativ syntezu amiaku. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, № 3/4 (33), 23-27.

Published

2013-10-30

How to Cite

Бабиченко, А. К. (2013). Optimization of operating load conditions of the synthesis branch of ammonia productions. Technology Audit and Production Reserves, 5(2(13), 4–7. https://doi.org/10.15587/2312-8372.2013.18358

Issue

Section

Production reserves