1。2国内外硝酸铵中和反应器控制系统的特点及发展状况

1。3 论文主要研究内容

在对硝酸铵生产工艺的工业背景以及全世界对中和反应器控制系统的研究近况进行了详细的探讨与调查的基础上，结合硝酸铵工艺的特点，详细分析硝酸铵生产的控制要求，了解其控制方法并进行研究。在Simulink仿真环境下建立中和反应器的模型并进行系统结构图的模型建立和各工艺参数的确定。结合在教室中听的老师讲的比值控制系统的知识来设计系统并且建立系统中要用到的各类模型。

根据以上研究内容，论文章节内容如下：

第一章：绪论。简单介绍本课题的研究目的与意义，介绍国内外硝酸铵生产控制系统的发展状况与研究现状。

第二章：对硝铵的工艺及生产解说，详细分析哪些问题能对中和反应产生影响，写出对中和反应器的认识。

第三章：仿真软件Simulink介绍。

第四章：控制方法的比较与选择，对各类控制方案进行详细的说明并通过分析各个控制方案的控制效果的优劣选择出最适合的控制方法。

第五章：系统仿真与调试的结果。

第六章：总结。

2 硝酸铵工艺过程

2。1 硝酸铵工艺

硝酸铵的生产流程主要包括中和反应生成硝酸铵、过滤清洗生成的蒸汽、蒸发去除溶液中的水分和将硝酸铵晶体提取出来，本次课题主要研究的是中和反应这一道工序。实际生产过程中，首先被输入到反应器内的是气氨，再次通入的是浓度为53%的硝酸水溶液，以中和法生产硝酸铵，反应温度为160℃~180℃，反应器内的压力为0。4MPa~0。5MPa，反应生成的硝酸铵水溶液的浓度为75%-80%之间。

2。1。1 硝酸铵中和反应原理

无水气氨和浓度为53%左右的硝酸溶液经过中和反应生成硝酸铵。其反应式为：

+=+144。9千焦/摩尔 (1。1)

从化学角度来看这是一个不可逆的化学反应，并且反应速度很快，发应过程中也不会产生其他的副产品。反应器内的硝酸浓度、压力大小和温度高低都会对中和反应生成的混合溶液中的硝铵含量产生一定的影响。

和，所以氨气在溶液中的扩散的快慢会影响到这个反应的反应速度，因为氨气是气体而硝酸是液态所以这两者的反应是不完全的，因此会有一部分的氮元素不能转化为硝酸铵而被浪费，有的时候因为反应不完全会形成亚硝酸铵，这种化合物极不稳定轻易就会发生爆炸威胁到生产的安全。所以要尽可能保证这个反应在均匀的溶液中进行。因此气氨和硝酸通入中和反应器内的顺序要严格把控，保证先通入反应器内的是气氨。文献综述

以下几个方面的影响都有可能造成氮损失：

(1)温度过高时会加速和的挥发和分解。

(2)压力过高时又会影响和的挥发和分解。

(3)中和反应是一个放热反应，释放的热量会随着硝酸的浓度的增大而增大，反应器中的温度也会随着升高，温度的增高有利于硝酸的分解，随着水蒸气的越来越多，更多的原料也随之融入水蒸气中被带走。

(4)通入反应器内的氨气的纯度不高，其中含有大量的惰性气体，这也导致从反应器内排出的尾气量变大，这其中就会混合有很多的氨气在里面，这就加剧了氮元素的浪费。

(5)目前使用的中和反应器设计不够完美，气体和液体的接触不良好，有的时候在反应器内会有多余的反应物残留，都会加剧氮元素的损失。

为了使生产时所消耗的气氨和硝酸的量与理论上所要的值之间的误差减小，并降低当混合溶液偏酸性时对反应器的损伤，因此要求反应器内的硝酸铵溶液偏向于碱性或者呈中性，一般要求其PH值为9~10。