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聚乙二醇二甲醚（NHD）脱硫系统模拟与优化改造

作　者: 廖小敏
导　师: 邱祖民；盖恒军
学　校: 南昌大学
专　业: 化学工艺
关键词: NHD脱硫工艺流程模拟 VMGSim Physical Solvents 优化热再生塔
分类号: TQ546
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

我国是一个“富煤少油缺气”的国家,这样的能源结构决定了我国必须加大煤基化学工业和能源工业的发展力度。煤气化是清洁、高效利用煤炭的有效方式,在煤制气过程中,煤气中的H2S会对设备、催化剂等产生不良影响。这部分H2S若直接排入大气,会对自然环境造成很大危害。为了保证后续产品的质量、减少环境的风险,必须将粗煤气中H2S等有害气体脱除。煤气脱H2S的方法主要可分为物理吸收法、化学吸收法及物理化学吸收法。由于煤制气具有气量大、硫含量高等特点,物理溶剂吸收法非常适合脱除煤气中H2S。其中,聚乙二醇二甲醚法(以下简称NHD法)以其吸收速率快、脱硫精度高等优点,在近几十年得到了广泛的研究和应用,发展迅速。采用通用模拟软件实现NHD工艺全流程模拟鲜有报道,在软件平台上对NHD脱硫系统进行全流程模拟,有利于弄清原有系统工艺原理,进而实现改造工艺参数的研究开发。从而缩短方案设计时间,并达到工艺优化、节能降耗的目的。VMGSim软件当前在全世界被广泛使用,因为它功能齐全,规模庞大。它能建立精确的模型,利用科学的计算方法对单元和系统进行严格的模拟并对设计与操作参数进行高效的优化。某化肥厂从上世纪90年代开始使用NHD净化技术脱除煤气中H2S等酸性气体,随着产能的不断扩大和能源、设备等各成本因素的变动,实际工况点已经远远偏离了经济最优点,尤其是再生塔的能耗过高,有较大的优化空间。因此,本文利用VMGSim通用模拟软件强大的流程模拟功能和准确的物性库,在工况下对其脱硫工段进行全流程模拟,模拟结果与实际运行结果吻合良好。根据模拟得到的完整模型,文章对原料气H2S含量、NHD贫液流量及NHD贫液H20含量进行了灵敏度分析,并给出了最佳操作参数建议。针对再生塔能耗过高的问题,文章通过对原工艺流程和再生塔进行改造,以再生塔的年度化费用最小化为目标,提出了优化改造方案。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
引言  8-10
第1章文献综述  10-18
  1.1 国内外脱硫技术概况  10-16
    1.1.1 干法脱硫技术  10-11
    1.1.2 湿法脱硫技术  11-15
    1.1.3 微生物脱硫技术  15-16
  1.2 化工过程模拟与优化  16-18
    1.2.1 国外研究现状  16-17
    1.2.2 国内研究现状  17-18
第2章 NHD脱硫系统过程模拟  18-30
  2.1 NHD脱硫装置工艺流程说明  19
  2.2 热力学方法与物性方法的选择  19-21
  2.3 平衡级塔模型  21-22
  2.4 NHD脱硫装置单元操作模型的选择  22-23
  2.5 NHD脱硫装置流程模拟和参数设置  23-30
    2.5.1 H_2S吸收塔T01的模拟  23-24
    2.5.2 H_2S浓缩塔T02的模拟  24-26
    2.5.3 NHD热再生塔T03的模拟  26-27
    2.5.4 NHD脱硫系统换热器的模拟  27-28
    2.5.5 NHD脱硫系统其它单元设备的模拟  28-30
第3章全流程模拟运行与分析  30-40
  3.1 模拟结果与实测数据对比  31-32
  3.2 主要流股数据  32-33
  3.3 吸收塔T01塔内剖面分析  33-35
  3.4 H_2S浓缩塔T02塔内剖面分析  35-37
  3.5 NHD热再生塔T03塔内剖面分析  37-40
第4章灵敏度分析与优化  40-47
  4.1 原料气中H_2S含量变化灵敏度分析  40-42
  4.2 吸收塔T01贫液循环量对脱硫气中H_2S含量的影响  42-43
  4.3 H_2S浓缩塔T02贫液循环量对塔后放空气中H_2S含量的影响  43
  4.4 NHD贫液中H_2O含量灵敏度分析  43-47
第5章 NHD脱硫工艺流程及热再生塔T03的改造  47-54
  5.1 NHD脱硫工艺改造  47-50
  5.2 NHD热再生塔的改造  50-54
第6章结论  54-55
致谢  55-56
参考文献  56-59
攻读学位期间的研究成果  59

聚乙二醇二甲醚（NHD）脱硫系统模拟与优化改造

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