基于MCNPX伽马射线模拟技术的尿素合成装置N/C比在线监测校准方法研究

《Scientific Reports》：A novel calibration method for online determination of nitrogen- to-carbon ratio in urea synthesis

　　

摘要

在线监测尿素合成装置的性能对于优化生产效率和产品质量至关重要。这一目标是通过精确控制反应物比例来实现的，该比例被称为 N/C 比。由于工艺条件恶劣（高温、高压、腐蚀性介质），传统技术需要进行复杂的校准。本研究提出了一种基于伽马射线技术的非接触、快速、经济的校准方法。该方法的校准是通过使用工艺流程图（PFD）数据来确定四个代表性校准点建立的。这些点对应于与反应器出口流相似的流体组成，每种都具有已知的密度。工艺水作为参考标准，通常应用于工厂停机期间。通过使用蒙特卡罗代码（MCNPX）计算和模拟不同组成的预期计数率，生成了可靠的校准曲线。所提出技术的计算相关系数为 0.9995，证实了数据的高度相关性。此外，基于 MCNPX 代码的校准曲线与基于振荡技术的实验结果之间的平均相对误差百分比（MRE%）测量值小于 1.55%。因此，基于 MCNPX 代码获得的校准曲线可以替代基于振荡技术的校准曲线。这种创新方法无需侵入性采样，即可实时洞察反应器内部条件和反应速率。