低温甲醇洗流程模拟及塔内结构三维可视化设计系统研究

论文摘要

低温甲醇洗工艺是采用低温甲醇以物理吸收的方法将前段工序变换气中高浓度酸性气体除去,得到纯净气体。而酸性气体经过解吸、汽提等手段由甲醇溶液中释放出来,再进行下一步利用。此工艺是煤化工应用中非常重要的一个环节。本文利用工艺包数据,采用流程模拟软件ASPEN PLUS对低温甲醇洗工艺进行流程模拟,并对三维可视化设计系统的建立进行了深入研究。低温甲醇洗的主要设备在低温、高压条件下操作（超过部分组分的临界点）,且该体系既含缔合、极性组分甲醇,又存在量子气体氢,非理想性很强,该状况对全流程的计算机模拟造成了很大困难。本文针对流程中模块的特点对文献及报道中能应用于低温甲醇洗系统的热力学模型进行筛选,并用气液平衡数据对相关模型中的部分参数进行回归。最终确定酸性气体吸收塔部分使用SR-POLAR模型及经过参数回归的RK-ASPEN模型;CO2再生塔使用RK-ASPEN模型;H2S浓缩塔上下塔分别使用RK-ASPEN和PSRK模型;甲醇再生塔使用PSRK模型;甲醇水分离塔使用PRWS模型;由于闪蒸罐、换热器和分流器这些模块的条件和其相关的塔比较接近,所以采用相近原则选择模型,所得结果十分理想。在对低温甲醇洗模拟计算的基础上,对塔体及塔内件的三维可视化设计系统进行了初步的研究,根据ASPEN PLUS计算得到的结果用三维绘图软件将塔及塔内件的三维立体图绘画出来。为以后设计工作中提高设计质量、缩短设计周期、降低成本提供基础。利用本文的研究成果,对于指定进料条件的低温甲醇洗工艺流程可以作为工艺数据包来使用,并为以后设计过程中采用逐次调用流程模拟和三维设计的自动设计系统提供技术基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 气体净化方法概述
• 1.2 吸收方法
• 1.3 低温甲醇洗介绍
• 1.3.1 低温甲醇洗工艺介绍
• 1.3.2 工艺特点
• 1.3.3 工艺流程介绍
• 1.4 化工流程模拟技术的发展
• 1.4.1 内容与作用
• 1.4.2 基本问题
• 1.4.3 数学方法
• 1.4.4 发展趋势
• 1.5 低温甲醇洗模拟技术及三维可视化设计系统的发展
• 1.6 本课题研究方向及主要内容
• 第二章 低温甲醇洗工艺模拟研究的理论基础
• 2.1 ASPEN PLUS数据库
• 2.2 ASPEN PLUS单元操作模型
• 2.2.1 换热器
• 2.2.2 闪蒸器
• 2.2.3 分流器
• 2.2.4 吸收塔
• 2.2.5 精馏塔
• 2.3 热力学理论模型
• 2.3.1 汽液平衡计算
• 2.3.2 状态方程法
• 2.3.3 活度系数法
• 第三章 各塔工艺流程模拟与分析
• 3.1 酸性气体吸收塔的流程模拟
• 3.1.1 模拟流程的建立
• 3.1.2 BLOCK与STREAMS外界条件的选取
• 3.1.3 模拟计算
• 3.1.4 小结
• 3.2 二氧化碳解吸塔的流程模拟
• 3.2.1 流程模拟的建立
• 3.2.2 BLOCKS 与STREAMS 外界条件的选取
• 3.2.3 模拟计算
• 2S浓缩塔工艺流程模拟与分析'>3.3 H₂S浓缩塔工艺流程模拟与分析
• 3.3.1 模拟流程的建立
• 3.3.2 BLOCKS 与STREAMS 外界条件的选取
• 3.3.3 模拟计算
• 3.4 甲醇再生塔流程模拟与分析
• 3.4.1 流程模拟的建立
• 3.4.2 BLOCKS 与STREAMS 外界条件的选取
• 3.4.3 模拟计算
• 3.5 甲醇水分离塔的流程模拟与分析
• 3.5.1 流程模拟的建立
• 3.5.2 BLOCKS 与STREAMS 外界条件的选取
• 3.5.3 模拟计算
• 第四章 低温甲醇洗装置全工艺流程研究
• 4.1 流程模拟的建立
• 4.2 模拟计算
• 4.2.1 计算模型
• 4.2.2 工艺过程模拟计算
• 4.2.3 热力学模型的衔接
• 第五章 塔器及内构件三维可视化设计系统
• 5.1 塔器各参数的确定
• 5.2 塔器和塔内件的三维立体图
• 5.3 塔内件的参数化设计
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录一
• 附录二