A DUAL APPROACH FOR MODELLING AND OPTIMISATION OF INDUSTRIAL UREA REACTOR: SMART TECHNIQUE AND GREY BOX MODEL

Sohrab Zendehboudi; Gholamreza Zahedi; Alireza Bahadori

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A DUAL APPROACH FOR MODELLING AND OPTIMISATION OF INDUSTRIAL UREA REACTOR: SMART TECHNIQUE AND GREY BOX MODEL

机译：工业尿素反应器建模和优化的双重方法：智能技术和灰箱模型

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Urea has the highest demand among all solid nitrogenous fertilisers within the agriculture industry. In this paper, a mathematical model and an Artificial Neural Network (ANN) technique are proposed for the simulation and optimisation of the urea plant in an industrial petrochemical company. The developed mathematical model consists of complex vapour-liquid equilibria for the NH3-CO2-H2O-(NH2)_2CO system in thermodynamic and reaction frameworks. The smart technique (e.g. ANN) considers the CO2 conversion in terms of temperature and the molar ratios of NH3/CO2 and H2O/CO2 in the liquid phase. The ANN predictions were compared with the real data and results obtained from the mathematical model. An acceptable agreement was attained between deterministic methods. Through implementation of a systematic sensitivity analysis, it was found that a temperature of 191°C, a pressure of 132 atm and a NH3/CO2 ratio of 2.7 are the optimum process conditions for the urea production. It is concluded that the developed ANN (or connectionist) technique is an efficient tool for modelling complex phase equilibria with reaction in the industrial urea plant.

机译：在农业行业所有固态氮肥中，尿素的需求量最高。本文提出了一种数学模型和一种人工神经网络（ANN）技术，用于工业石化公司尿素装置的仿真和优化。在热力学和反应框架下，所开发的数学模型由NH3-CO2-H2O-（NH2）_2CO系统的复杂汽-液平衡组成。聪明的技术（例如ANN）会根据温度以及液相中NH3 / CO2与H2O / CO2的摩尔比来考虑CO2转化率。将ANN预测与实际数据进行比较，并从数学模型中获得结果。确定性方法之间达成了可接受的协议。通过进行系统的敏感性分析，发现温度为191°C，压力为132atm，NH3 / CO2比为2.7是生产尿素的最佳工艺条件。结论是，发达的ANN（或连接论者）技术是在工业尿素工厂中利用反应对复杂相平衡进行建模的有效工具。

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来源
《The Canadian Journal of Chemical Engineering》 |2014年第3期|共17页
作者
Sohrab Zendehboudi; Gholamreza Zahedi; Alireza Bahadori;
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作者单位

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收录信息
原文格式 PDF
正文语种 eng
中图分类化学工业;
关键词
urea plant; simulation and optimisation; connectionist technique; ammonium carbamate; thermodynamics model;

机译：尿素厂;模拟与优化;连接技术;氨基甲酸铵;热力学模型;

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