mdea脫除煙道氣中二氧化碳的工藝設(shè)計(jì)【畢業(yè)設(shè)計(jì)】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　MDEA脫除煙道氣中二氧化碳的工藝設(shè)計(jì)</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 化學(xué)工

2、程與工藝 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p>　　摘要: 本文用化工模擬軟件ASPEN PLUS模擬燃

3、煤電廠煙道氣二氧化碳的捕集。通過對(duì)現(xiàn)今的二氧化碳捕集工藝的比較選擇活化MDEA法捕集二氧化碳。首先查閱資料獲得相關(guān)的工藝參數(shù)建立初步的模型進(jìn)行運(yùn)算；然后運(yùn)用ASPEN PLUS軟件自身所帶的設(shè)計(jì)規(guī)定與靈敏度分析工具對(duì)流程進(jìn)行優(yōu)化達(dá)到對(duì)二氧化碳的年捕集量的規(guī)定并確定理論板數(shù)、回流比、進(jìn)料板位置等數(shù)據(jù)；優(yōu)化完畢打通流程的循環(huán)從而完成對(duì)此工藝的設(shè)計(jì)。</p><p>　　關(guān)鍵詞: MDEA ；ASPEN PLUS；捕

4、集；優(yōu)化；循環(huán)；吸收；再生 Abstract: This thesis introduces that using the Chemical process simulation software ASPEN PLUS to Simulatie capture carbon dioxide from flue gases of Coal-fired power plants. Through compareing between t

5、he modern carbon dioxide capture process then choose the activation MDEA method to capture the carbon dioxide. First consult date and get the Process parameters for setting up preliminary model to calculat; Then using th

6、e design rules and sensitivity analy</p><p>　　Keywords: MDEA ; ASPEN PLUS ; capture ; optimize ; cycle ; absorb ; regeneration</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要………………………

7、……………………………………………………………………………Ⅰ </p><p>　　Abstract……………………………………………………………………………………………… Ⅱ</p><p>　　1 緒論……………………………………………………………………………………………… （1）</p><p>　　1.1 選題的背景和意義…………………………………

8、………………………………………（1）</p><p>　　1.2 相關(guān)研究的最新成果及動(dòng)態(tài) …………………………………………………………… （1）</p><p>　　2 設(shè)計(jì)任務(wù) …………………………………………………………………………………………（6）</p><p>　　2.1 分離要求……………………………………………………………………………………（

9、6）</p><p>　　2.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容……………………………………………………………………………………（6）</p><p>　　3 設(shè)計(jì)過程………………………………………………………………………………………… （7）</p><p>　　吸收段設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………… （7）</p><p>

10、　　MDEA再生段設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………（14） </p><p>　　3.3 流程優(yōu)化 ……………………………………………………………………………… (18)</p><p>　　4 流程循環(huán)………………………………………………………………………………………… （34）</p><p>　　5 結(jié)論……………

11、…………………………………………………………………………………（38）</p><p>　　參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………………… （40） </p><p>　　致謝……………………………………………………………………………………………… （42） </p><p><b>　　1 緒論</b&

12、gt;</p><p><b>　　選題的背景和意義</b></p><p>　　氣體CO2減排是目前大氣污染治理的一大難題，引起了國(guó)際社會(huì)的極大關(guān)注。吸附法、膜分離法、液膜法、有機(jī)胺吸收法、離子液循環(huán)吸收法等是CO2氣體回收常用的方法。通過對(duì)各種方法的原理及研究現(xiàn)狀介紹，深入分析了各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)及存在的問題，選擇出合適的二氧化碳捕集工藝并用化工模擬軟件ASPEN進(jìn)

13、行模擬。</p><p>　　化工流程模擬軟件出現(xiàn)于上世紀(jì)50年代末，現(xiàn)已成為進(jìn)行化工過程設(shè)計(jì)的強(qiáng)大工具。SPEN由美國(guó)ASPEN TECH公司于上世紀(jì)80年代推向市場(chǎng)的大型通用流程模擬系統(tǒng)——Aspen Plus。該軟件具有完備的物性數(shù)據(jù)庫，備有全面、廣泛的化工單元操作模型，能方便地構(gòu)成各種化工生產(chǎn)流程，提供一套功能強(qiáng)大的模型分析工具，它用嚴(yán)格和最新的計(jì)算方法，進(jìn)行化工單元和全流程的模擬運(yùn)算。</p>

14、;<p>　　1.2 相關(guān)研究的最新成果及動(dòng)態(tài) </p><p><b>　　二氧化碳的捕集工藝</b></p><p>　　目前在二氧化碳捕集的方法中吸附法、膜分離法、液膜法、有機(jī)胺吸收法、離子液循環(huán)吸收法等是CO2氣體回收常用的方法。 </p><p><b>　　吸附法</b></p>

15、<p>　　吸附法是利用固態(tài)吸附劑對(duì)原料混合氣中的CO2的選擇性可逆吸附作用來分離回收CO2。吸附劑在高溫(或高壓) 時(shí)吸附CO2，降溫(或降壓)后解析CO2，通過周期性的溫度(或壓力)變化, 從而使CO2分離出來。其關(guān)鍵是吸附劑的載荷能力，主要決定因素是溫差(或壓差)。常用的吸附劑有天然沸石、分子篩、活性氧化鋁、硅膠和活性炭等。目前工業(yè)上應(yīng)用較多的是變壓吸附工藝, 它屬于干法工藝，無腐蝕，整個(gè)過程由吸附、漂洗、行降壓、抽

16、真空和加壓五步組成，其運(yùn)系統(tǒng)壓力在1.26 MPa~6.66 kPa 之間變化。吸附法的主要優(yōu)點(diǎn)是工藝過程簡(jiǎn)單、能耗低、適應(yīng)能力強(qiáng)，但此法的吸附容量有限、需要大量的吸附劑、吸附解吸頻繁、自動(dòng)化程度要求較高。</p><p><b>　　膜分離法</b></p><p>　　膜分離法是利用某些聚合材料制成的薄膜對(duì)不同氣體的滲透率的不同來分離氣體的。膜分離的驅(qū)動(dòng)力是壓

17、差，當(dāng)膜兩邊存在壓差時(shí)，滲透率高的氣體組分以很高的速率透過薄膜，形成滲透氣流，滲透率低的氣體則絕大部分在薄膜進(jìn)氣側(cè)形成殘留氣流，兩股氣流分別引出從而達(dá)到分離的目的。用于CO2氣體分離的膜大多為乙酸纖維、聚砜、聚酰胺等。膜分離法是利用某些聚合材料制成的薄膜對(duì)不同氣體的滲透率的不同來分離氣體的。膜分離的驅(qū)動(dòng)力是壓差，當(dāng)膜兩邊存在壓差時(shí)，滲透率高的氣體組分以很高的速率透過薄膜，形成滲透氣流，滲透率低的氣體則絕大部分在薄膜進(jìn)氣側(cè)形成殘留氣流，兩

18、股氣流分別引出從而達(dá)到分離的目的。用于CO2氣體分離的膜大多為乙酸纖維、聚砜、聚酰胺等。</p><p><b>　　液膜法</b></p><p>　　液膜法是膜技術(shù)與氣體吸收技術(shù)相結(jié)合的新型雜化膜分離過程．它采用中空基質(zhì)膜作為支撐體，使氣體與吸收液的接觸面積顯著增大(約為600~1200 m2/m3)，克服了氣液兩相直接接觸所帶來的夾帶現(xiàn)象。具有傳質(zhì)界面穩(wěn)定、比

19、表面積大、傳質(zhì)效率高、能耗低、裝置體積小和操作彈性大等優(yōu)勢(shì)。通常膜采用疏水性微孔中空纖維，其在傳質(zhì)過程中起到氣液兩相隔膜的作用，氣體從膜一側(cè)的氣相穿過膜微孔擴(kuò)散到另一側(cè)的液相，被液相吸收，膜對(duì)氣相中的組分無選擇性，吸收劑對(duì)組分的選擇性起關(guān)鍵作用。膜吸法與傳統(tǒng)的塔式吸收器相比，膜吸收器具有裝填密度高、氣液接觸界面穩(wěn)定、無泡沫、無液泛等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于處理量小、濃度低的情況，膜分離-溶劑吸收藕合技術(shù)具有優(yōu)勢(shì)。但是該法目前只在實(shí)驗(yàn)階段，許多技術(shù)上的

20、問題還未解決。</p><p><b>　　胺化合物吸收法</b></p><p>　　胺化合物吸收法主要有熱鉀堿法(苯菲爾法、砷堿法及空間位阻法等)和烷基醇胺法(MEA 法、DEA 法、MDEA 法等)。有機(jī)胺吸收法是世界上使用最廣的一種方法，占60%的份額，其優(yōu)點(diǎn)是吸收效率高 工藝較簡(jiǎn)單，但也存在再生能耗大；傳質(zhì)面積較?。粫?huì)產(chǎn)生液泛、霧沫夾帶、鼓泡現(xiàn)象發(fā)生；氣液直

21、接接觸，對(duì)設(shè)備腐蝕性大；會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染物的問題。</p><p><b>　　ECO2技術(shù)</b></p><p>　　最近幾年 ,用氨水洗滌煙道氣脫除 CO2 的技術(shù)得到了世界范圍的關(guān)注。美國(guó) Powers pan公司開發(fā)了ECO2捕集工藝 ,可用氨水捕集電廠煙氣中的CO2。BP替代能源公司與 Powers pan公司正在開發(fā)和驗(yàn)證Powers pan公司基于氨水的

22、 CO2 捕集技術(shù) ,下一步將把該技術(shù)商業(yè)化應(yīng)用于燃煤電廠。與傳統(tǒng)的MEA工藝相比，ECO2技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn)：氨水吸收CO2有較高的負(fù)荷能力,無腐蝕問題,在煙氣環(huán)境下不會(huì)降解；再生所需能量很少,運(yùn)行成本遠(yuǎn)低于MEA法；較低的化學(xué)品成本、副產(chǎn)品可供銷售；可實(shí)現(xiàn)多污染物控制。但是，ECO2法存在吸收產(chǎn)物不穩(wěn)定、CO2選擇性低的缺點(diǎn)。</p><p><b>　　各個(gè)工藝比較</b></p&g

23、t;<p>　　表1-1各個(gè)脫碳工藝優(yōu)缺點(diǎn)比較</p><p>　　經(jīng)過比較本工藝選擇化學(xué)胺吸收法中的活化MDEA吸收法，該法具有工藝簡(jiǎn)單，再生能耗低并已成功工業(yè)化的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過改良，腐蝕發(fā)泡等現(xiàn)象也大大減少。</p><p>　　化工模擬軟件ASPEN PLUS</p><p>　　Aspen Plus的介紹</p><p>

24、　　Aspen Plus模擬系統(tǒng)是麻省理工學(xué)院于70年代后期研制開發(fā)，由美國(guó)Aspen技術(shù)公司80年代初推向市場(chǎng)，它用嚴(yán)格和最新的計(jì)算方法，進(jìn)行單元和全過程的計(jì)算，可以提供準(zhǔn)確的單元操作模型，還可以評(píng)估已有裝置的優(yōu)化操作或新建，改建裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)。</p><p>　　Aspen主要產(chǎn)品和功能:</p><p>　?。?）產(chǎn)品具有完備的物性數(shù)據(jù)庫：ASPEN PLUS數(shù)據(jù)庫包括將近6 00

25、0種純組分的物性數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)庫收集了世界上最完備的氣液平衡和液液平衡數(shù)據(jù)，共計(jì)25萬多套數(shù)據(jù)。同時(shí)用戶也可以把自己的物性數(shù)據(jù)與ASPEN PLUS系統(tǒng)連接。</p><p>　?。?）備有全面、廣泛的化工單元操作模型，能方便地構(gòu)成各種化工生產(chǎn)流程：能夠進(jìn)行近10種氣／液平衡系統(tǒng)模擬計(jì)算，包含精餾模型、多塔模型等單元操作模塊，可廣泛模擬分析化工、石油化工、生物化工、合成燃料、冶金等工業(yè)過程。</p>

26、<p>　?。?）提供一套功能強(qiáng)大的模型分析工具，最大化工藝模型的效益：能夠進(jìn)行收斂分析、靈敏度分析，將工藝模型與真實(shí)的裝置數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，確保精確、有效的真實(shí)裝置模型。</p><p>　?。?）根據(jù)模型的復(fù)雜程度，支持規(guī)模工作流：在整個(gè)工藝生命周期，優(yōu)化工作流；回歸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；用簡(jiǎn)單的設(shè)備模型，初步設(shè)計(jì)流程；用詳細(xì)的設(shè)備模型，嚴(yán)格地計(jì)算物料和能量平衡；確定主要設(shè)備的尺寸；在線優(yōu)化完整的工藝裝置；可以從簡(jiǎn)

27、單的、單一的裝置流程到巨大的、多個(gè)工程師開發(fā)和維護(hù)的全廠流程。</p><p>　　Aspen的應(yīng)用和探索</p><p>　　由于ASPEN PLUS可廣泛應(yīng)用于化工設(shè)計(jì)、模擬計(jì)算、生產(chǎn)優(yōu)化等多領(lǐng)域，比國(guó)內(nèi)單一的計(jì)算軟件精餾塔模擬計(jì)算、加熱爐計(jì)算等更加優(yōu)秀。早在2001年底，中石化集團(tuán)公司購(gòu)買了ASPEN PLUS使用、服務(wù)權(quán)，在全石化系統(tǒng)推廣應(yīng)用。作為工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)。各高校及科研院所在

28、日常的科學(xué)研究中逐漸注重ASPEN PLUS模擬軟件的應(yīng)用，并對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)，在不同的科研項(xiàng)目中取得了大量的成果。</p><p>　　劉保柱等利用ASPEN PLUS提供的精餾模型中的DSTWU計(jì)算模塊獲得不同塔板數(shù)下對(duì)應(yīng)的回流比，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入Excel進(jìn)行費(fèi)用計(jì)算得到最優(yōu)回流比。用RADFRAC模塊進(jìn)行嚴(yán)格計(jì)算，得到完整的工藝數(shù)據(jù)，再利用自編軟件即可完成塔板和換熱器設(shè)計(jì)。軟件的應(yīng)用增強(qiáng)了學(xué)生的興趣，提高了設(shè)計(jì)效

29、率和質(zhì)量，使課程設(shè)計(jì)更接近工程實(shí)際，獲得了良好的教學(xué)效果。</p><p>　　樊艷良以甲醇和醋酸的酯化反應(yīng)為例，介紹了模擬計(jì)算反應(yīng)精餾過程的方法。計(jì)算初步確定了最佳回流比，合理的甲醇過量程度，并通過靈敏度分析得出靈敏板的大概位置。此計(jì)算結(jié)果可作為反應(yīng)精餾實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，在大學(xué)化工原理教學(xué)過程中起到很好的示范作用。</p><p>　　周金豪、陳雪莉、郭強(qiáng)、王玉枝四人基于ASPEN PLUS軟

30、件模擬平臺(tái),對(duì)生物質(zhì)與煤氣流床共氣化過程進(jìn)行模擬,考察操作條件及生物質(zhì)與煤配比變化對(duì)氣化性能的影響。模擬計(jì)算結(jié)果表明:與生物質(zhì)單獨(dú)氣化相比,生物質(zhì)與煤共氣化能提高氣化溫度及氣化效率;與煤?jiǎn)为?dú)氣化相比,生物質(zhì)可部分替代煤且不會(huì)明顯改變氣化效果,盡管氣化溫度略有下降,但混合物灰熔點(diǎn)的降低能很好彌補(bǔ)這一變化。生物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%,[O]/[C]摩爾比在1.1～1.3時(shí)氣化效果最佳,氣化溫度約為1250℃,有效氣產(chǎn)率1.92Nm3/kg,煤氣

31、熱值可達(dá)11.5MJ/Nm3,冷煤氣效率79.7%。</p><p>　　徐越、吳一寧、危師讓三人基于ASPEN PLUS平臺(tái),提出了加壓氣流床氣化爐的性能模擬方法。該方法利用ASPEN PLUS的圖形化建模工具,與傳統(tǒng)的煤氣化過程計(jì)算方法相比,可以實(shí)現(xiàn)快速編制模擬煤氣化過程的模擬軟件,并可將氣化過程與整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)過程整合。利用輸入語句和計(jì)算模塊的靈活性,可以對(duì)不同的煤種進(jìn)行計(jì)

32、算。 計(jì)算結(jié)果表明,該計(jì)算方法可以比較好地預(yù)測(cè)干粉加壓氣流床的氣化性能,為氣化爐的性能模擬提供了依據(jù)。</p><p>　　陳漢平、趙向富、米鐵、代正華他們基于ASPEN PLUS軟件的Gibbs自由能最小化法,并利用RGIBBS反應(yīng)器的限制平衡法修正,建立了生物質(zhì)氣化模型.模擬花生殼氣化和木粉氣化,發(fā)現(xiàn)模擬值和實(shí)驗(yàn)值符合良好。對(duì)氣化兩個(gè)重要影響因素(空氣當(dāng)量系數(shù)和床溫)作了靈敏度分析,發(fā)現(xiàn)產(chǎn)氣組分主要受床溫影響

33、,燃?xì)鉄嶂岛蜌饣手饕芸諝猱?dāng)量系數(shù)影響。模擬分析了氣化劑溫度對(duì)產(chǎn)氣組分和氣化效率的影響,結(jié)果表明:基于ASPEN PLUS平臺(tái)的生物質(zhì)氣化模型能準(zhǔn)確地模擬實(shí)際氣化過程,具有較好的可靠性和適用性。</p><p>　　Aspen Plus 提供了單元操作模型到裝置流程模擬。這些模型的可靠性和增強(qiáng)功能已經(jīng)經(jīng)過20多年經(jīng)驗(yàn)的驗(yàn)證和數(shù)以百萬計(jì)例子的證實(shí)。Aspen Plus 在整個(gè)工藝裝置的從研發(fā)、工程到生產(chǎn)生命周期

34、中，提供了經(jīng)過驗(yàn)證的巨大的經(jīng)濟(jì)效益。它將穩(wěn)態(tài)模型的功能帶到工程桌面，傳遞著無與倫比的模型功能和方便使用的組合。</p><p><b>　　2 設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p><b>　　2.1 分離要求</b></p><p>　　采用活化MDEA法脫除燃煤電廠煙道氣中二氧化碳。煙道氣的進(jìn)氣溫度為35°C

35、，壓力為3bar。煙道氣進(jìn)氣流量為252.8 kmol/hr。</p><p>　　MDEA吸收液的溫度為45°C，經(jīng)吸收處理后吸收塔出口煙道氣CO2 濃度在0.5% 以下。經(jīng)過解吸塔解吸后的貧液CO2濃度在0.1%以下。</p><p><b>　　其他條件如下所述：</b></p><p>　　表2-1 煙道氣流量及組成<

36、/p><p><b>　　2.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　　學(xué)習(xí)化工過程模擬軟件Aspen plus，用活化MDEA法吸收燃煤電廠煙道氣中的二氧化碳，對(duì)吸收和解吸工段的吸收塔及解吸塔進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)和設(shè)備設(shè)計(jì)。</p><p>　　根據(jù)活化MDEA法吸收二氧化碳過程建立模型，包括對(duì)模型做出合理假設(shè)，確定模型的應(yīng)用范圍，選擇合適的模型參數(shù)。

37、開發(fā)有效的模型模擬計(jì)算方法，然后通過對(duì)實(shí)際生產(chǎn)調(diào)研與分析，建立符合實(shí)際的吸收過程優(yōu)化模型并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，得到最好的過程模擬數(shù)據(jù)及優(yōu)化結(jié)果。</p><p><b>　　3 設(shè)計(jì)過程</b></p><p>　　3.1 吸收段設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）建立模塊，在流程圖窗口，左鍵單擊Columns按鈕選擇RedFrac模塊，對(duì)于Re

38、dFrac模塊里面有多種不同的樣式，包括了用于精確計(jì)算的精餾塔模型、吸收塔等。這里根據(jù)設(shè)計(jì)的需要選擇absorb的吸收模型。然后，單擊Material STREAM 并拖入流程圖中，連接吸收塔的塔頂吸收液、塔底煙道氣進(jìn)料、塔頂出口煙道氣、塔底吸收后富液物流。更改Blocks名稱為ABSORB，塔頂進(jìn)料名稱更改為FEED，塔底煙道氣進(jìn)氣名稱改為GAS，頂部出口煙道氣名稱更改為GAS-OUT，塔底吸收液富液出料名稱更改為RICH（見圖3-1

39、）。</p><p>　　圖3-1 建立模塊</p><p>　?。?）使用Next按鈕，直到輸入進(jìn)料的窗口，進(jìn)入Specifications輸入窗口，正常情況下需要規(guī)定所有的全局信息，在 Setup Specification Global 頁上當(dāng)你創(chuàng)建一個(gè)新運(yùn)行時(shí)所選擇的 Application Type 將對(duì) Global 頁設(shè)定缺省值。ASPEN PLUS專家系統(tǒng)帶你到 Glob

40、al 頁以便你在需要時(shí)瀏覽缺省值并對(duì)它們進(jìn)行修改或增補(bǔ)。對(duì)大多數(shù)模擬來說不必要在其它Setup 頁上改變?nèi)笔≈怠?lt;/p><p>　　（3）單擊圖標(biāo)，進(jìn)行組分?jǐn)?shù)據(jù)輸入，組分?jǐn)?shù)據(jù)的輸入可以進(jìn)行查找。通過查找方式找到所需的組分，單擊find now確認(rèn)（如圖3-2）。</p><p>　　圖3-2 組分?jǐn)?shù)據(jù)輸入</p><p>　　由于活化MDEA吸收法是物理化學(xué)吸收

41、且是電解質(zhì)體系，故點(diǎn)擊進(jìn)行反應(yīng)式生成，最后的到得所有組分（如圖3-3）. </p><p>　　圖3-3 全組分?jǐn)?shù)據(jù)輸入</p><p>　　組分輸入完后在對(duì)亨利組分進(jìn)行設(shè)定，設(shè)定如下（如圖3-4）：</p><p>　　圖3-4 亨利組分設(shè)定</p><p>　　（4）輸入完所有的組分?jǐn)?shù)據(jù)后，單擊進(jìn)入物性方法的輸

42、入。物性方法的選擇按照如下方法進(jìn)行。</p><p>　　圖3-5 物性方法</p><p>　　根據(jù)MDEA化學(xué)性質(zhì)以及已知條件，選擇ELECTROL物性方法（如圖3-6）。</p><p>　　圖3-6 物性方法選擇</p><p>　?。?） 單擊進(jìn)入規(guī)定物流的輸入。在Specifications 規(guī)定欄中規(guī)定三個(gè)State Va

43、riables 狀態(tài)變量中的任意兩個(gè)就可以設(shè)置物流的狀態(tài)。根據(jù)已知條件輸入數(shù)據(jù)如下:</p><p>　　圖3-7 吸收液物流的輸入</p><p>　　圖3-8 煙道氣物流的輸入</p><p>　?。?）單擊進(jìn)入Blocks操作單元模型的輸入。在configuration輸入欄里面，有對(duì)容器類型、塔板數(shù)、冷凝器、再沸器的設(shè)置，根據(jù)要求輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)（如圖3-9

44、）。</p><p>　　圖3-9 吸收塔數(shù)據(jù)輸入</p><p>　　點(diǎn)擊進(jìn)入streams輸入欄，對(duì)加料位置和出料位置進(jìn)行設(shè)定（如圖3-10）.</p><p>　　圖3-10 加料出料位置的設(shè)定</p><p>　　點(diǎn)擊，進(jìn)入pressure輸入欄對(duì)吸收塔的操作壓力進(jìn)行設(shè)定（如圖3-11）。</p><p&g

45、t;　　圖3-11 塔的操作壓力設(shè)定</p><p>　　（7）吸收和精餾不同需要對(duì)其計(jì)算時(shí)的收斂迭代次數(shù)進(jìn)行設(shè)置。在ABSORB的下拉選單中選擇convergence選項(xiàng)，在右邊的窗口中進(jìn)行設(shè)置。分別設(shè)置迭代次數(shù)為200，吸收設(shè)為YES（如圖3-12、3-13）。</p><p>　　圖3-12 迭代次數(shù)</p><p>　　圖3-13 吸收選項(xiàng)</p

46、><p>　　（8）至此，全部數(shù)據(jù)輸入完畢，點(diǎn)擊在彈出窗口中選擇Display Run-Status results form，點(diǎn)擊確認(rèn)，進(jìn)行模擬計(jì)算。</p><p>　　點(diǎn)擊可查看具體模擬運(yùn)行結(jié)果，物流運(yùn)行結(jié)果（圖3-14），從中可以看出進(jìn)料物料和塔頂塔底產(chǎn)品的溫度，流量等參數(shù)：</p><p>　　圖3-14 物流運(yùn)行結(jié)果</p><p>

47、;　　吸收塔塔模塊運(yùn)行結(jié)果如下（圖3-15），從結(jié)果可看出塔的操作溫度、回流比、回流率、熱負(fù)荷等數(shù)據(jù)。</p><p>　　圖3-15 吸收塔運(yùn)行結(jié)果</p><p><b>　　MDEA再生段設(shè)計(jì)</b></p><p>　?。?）吸收后的料液在進(jìn)入再生塔時(shí)要有一定的壓力和溫度，故先在吸收后流出的富液物流上加上一個(gè)泵和加熱器（如圖3-16）

48、。</p><p>　　圖3-7 泵和加熱器的連接</p><p>　　單擊圖標(biāo)，分別對(duì)泵和加熱器進(jìn)行設(shè)置達(dá)到進(jìn)入吸收塔所需的溫度和壓力（如圖3-17）.</p><p>　　圖3-17 泵和加熱器設(shè)置</p><p>　　（2）在columns欄下的RedFrac模塊欄中選擇適當(dāng)?shù)哪K，點(diǎn)擊Material STREAM對(duì)流程進(jìn)

49、行連接，并對(duì)各個(gè)物流及塔設(shè)備進(jìn)行命名（如圖3-18）。</p><p>　　圖3-18 流程連接</p><p>　?。?）單擊進(jìn)入Blocks操作單元模型的輸入,對(duì)DESORB模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入，在configuration欄中有對(duì)塔板數(shù)、再沸器、冷凝器、回流比等的設(shè)定，在相應(yīng)的輸入項(xiàng)中輸入所需的數(shù)據(jù)（如圖3-19）。</p><p>　　圖3-18 模塊數(shù)據(jù)輸

50、入</p><p>　　點(diǎn)擊進(jìn)入stream欄，在stream欄中有對(duì)進(jìn)料位置的設(shè)定（如圖3-19）。</p><p>　　圖3-19 模塊數(shù)據(jù)輸入</p><p>　　點(diǎn)擊，進(jìn)入pressure欄，在pressure欄下有對(duì)塔的操作壓力的設(shè)定。設(shè)定塔的操作壓力為0.12Mpa，塔板壓降為0.001Mpa（如圖3-20）。</p><p>

51、　　圖3-20 模塊數(shù)據(jù)輸入</p><p>　?。?）至此，所需數(shù)據(jù)輸入完畢，點(diǎn)擊，在彈出窗口中選擇Display Run-Status results form，點(diǎn)擊確認(rèn)，進(jìn)行模擬計(jì)算。 </p><p>　　（5）點(diǎn)擊可查看具體模擬運(yùn)行結(jié)果，物流運(yùn)行結(jié)果（圖3-21），從中可以看出進(jìn)料物料和塔頂塔底產(chǎn)品的溫度，流量等參數(shù)：</p><p>　　圖3-21

52、物流運(yùn)行結(jié)果</p><p>　　在左邊出現(xiàn)的窗口中找到模塊，點(diǎn)擊進(jìn)入block 窗口，可看到冷凝器和再沸器的溫度、熱負(fù)荷、蒸出流率、回流比等數(shù)據(jù)（見圖3-22和圖3-23）。</p><p>　　圖3-22 冷凝器數(shù)據(jù)</p><p>　　圖3-23 再沸器數(shù)據(jù)</p><p><b>　　流程優(yōu)化</b><

53、/p><p>　　為了使流程更加的節(jié)約成本，故需要對(duì)設(shè)計(jì)的流程進(jìn)行優(yōu)化。</p><p>　?。?）最優(yōu)加料量的確定 在吸收塔的進(jìn)氣條件及其其他所有的操作條件不變的情況下，用設(shè)計(jì)規(guī)定來確定達(dá)到吸收要求時(shí)的最優(yōu)的加料量。</p><p>　　單擊按鈕，在左邊出現(xiàn)的菜單欄中點(diǎn)擊Flowsheeting Options選擇Design Spec。進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)定的操作。點(diǎn)擊N

54、ew，在彈出的對(duì)話框中為新對(duì)象指定一個(gè)辨識(shí)號(hào)（ID）。在定義（Define）表單中點(diǎn)擊新建（New）按鈕，創(chuàng)建設(shè)計(jì)規(guī)定對(duì)象所需的變量。在彈出的對(duì)話框中輸入新變量的變量名，在變量定義對(duì)話框中具體定義變量，最后定義完變量（如圖3-30）。</p><p>　　圖3-30 設(shè)計(jì)規(guī)定所需變量</p><p>　　在規(guī)定（Spec）表單中輸入規(guī)定表達(dá)式（Spec）、目標(biāo)值（Targrt）和計(jì)算容差（

55、Tolerance）</p><p><b>　?。ㄈ鐖D3-31）。</b></p><p>　　圖3-31 Spec表單輸入</p><p>　　在變化（Vary）表單中輸入調(diào)節(jié)變量的類型、名稱、和具體變量、并指定調(diào)節(jié)上下限（如圖3-32）。</p><p>　　圖3-32 變化表單輸入</p><

56、;p>　　點(diǎn)擊進(jìn)行計(jì)算，規(guī)定變化的情況可以從DesignSpec對(duì)象的Rssults表單中查看（如圖3-33）調(diào)節(jié)變量的值可以在物流表單中查看（如圖3-34）。</p><p>　　圖3-33 規(guī)定變量實(shí)現(xiàn)情況</p><p>　　圖3-34 調(diào)節(jié)變量</p><p>　?。?）MDEA再生塔再生時(shí)的最優(yōu)板數(shù)確定 在其他所有的操作條件不變的情況下

57、，使用靈敏度分析來確定再生時(shí)的最優(yōu)的板數(shù)。</p><p>　　在左側(cè)索引欄中選擇模型分析工具（Model Analysis Tool）下的靈敏度（Sensitivity）對(duì)象。從數(shù)據(jù)瀏覽器右側(cè)的對(duì)象管理器中點(diǎn)擊新建（New）按鈕，在彈出的對(duì)話框中為新對(duì)象指定一個(gè)辨識(shí)ID；在定義（Define）表單中對(duì)變量進(jìn)行定義（如圖3-35）。</p><p>　　圖3-35 變量定義</p&

58、gt;<p>　　在變化（Vary）表單中輸入調(diào)節(jié)變量的類型、名稱和具體變量并指定調(diào)節(jié)上下限（如圖3-36）。</p><p>　　圖3-36 調(diào)節(jié)變量設(shè)定</p><p>　　在列表（Tabulate）表單中輸入需要進(jìn)行靈敏度分析的列表變量或組合變量表達(dá)式以及列表時(shí)的序列號(hào)（如圖3-37）。</p><p>　　圖3-37 列表表單輸入</

59、p><p>　　點(diǎn)擊進(jìn)行靈敏度分析的運(yùn)行，運(yùn)行完后在左側(cè)索引框中選擇靈敏的對(duì)象下的結(jié)果項(xiàng)目，在右側(cè)的匯總表單中按照指定的序列號(hào)列表給出調(diào)節(jié)變量和列表變量的對(duì)應(yīng)值（如圖3-38）。</p><p>　　圖3-38 運(yùn)行結(jié)果</p><p>　　運(yùn)用aspen自帶的作圖工具可以更加直觀的表現(xiàn)出兩者的關(guān)系（如圖3-39）。由圖可看出最佳的板數(shù)為10塊塔板。</p&

60、gt;<p>　　圖3-39 板數(shù)和產(chǎn)品關(guān)系圖</p><p>　?。?）解吸時(shí)的最優(yōu)進(jìn)料板位置的確定 在其他條件都不變的情況下用靈敏度分析對(duì)解吸的進(jìn)料位置和二氧化碳出口流量進(jìn)行靈敏度分析來確定最佳的進(jìn)料位置。</p><p>　　在左側(cè)索引欄中選擇模型分析工具（Model Analysis Tool）下的靈敏度（Sensitivity）對(duì)象。從數(shù)據(jù)瀏覽器右側(cè)的對(duì)象管

61、理器中點(diǎn)擊新建（New）按鈕，在彈出的對(duì)話框中為新對(duì)象指定一個(gè)辨識(shí)ID；在定義（Define）表單中對(duì)變量進(jìn)行定義（如圖3-40）。</p><p>　　圖3-40 變量定義</p><p>　　在變化（Vary）表單中輸入調(diào)節(jié)變量的類型、名稱和具體變量并指定調(diào)節(jié)上下限（如圖3-41）。</p><p>　　圖3-41 調(diào)節(jié)變量設(shè)定</p><

62、;p>　　在列表（Tabulate）表單中輸入需要進(jìn)行靈敏度分析的列表變量或組合變量表達(dá)式以及列表時(shí)的序列號(hào)（如圖3-42）。</p><p>　　圖3-42 列表表單輸入</p><p>　　點(diǎn)擊進(jìn)行靈敏度分析的運(yùn)行，運(yùn)行完后在左側(cè)索引框中選擇靈敏的對(duì)象下的結(jié)果項(xiàng)目，在右側(cè)的匯總表單中按照指定的序列號(hào)列表給出調(diào)節(jié)變量和列表變量的對(duì)應(yīng)值（如圖3-43）。</p>&l

63、t;p>　　圖3-43 運(yùn)行結(jié)果</p><p>　　運(yùn)用aspen自帶的作圖工具可以更加直觀的表現(xiàn)出兩者的關(guān)系（如圖3-44）。由圖可看出進(jìn)料位置選擇第二塊塔板進(jìn)料為最佳。</p><p>　　圖3-44 進(jìn)料位置和產(chǎn)品關(guān)系圖</p><p>　?。?）再生塔中MDEA再生時(shí)最佳回流比確定 RedFrac模型帶有內(nèi)部的設(shè)計(jì)規(guī)定功能，通過設(shè)計(jì)規(guī)定和

64、變化兩組對(duì)象的結(jié)合運(yùn)用來確定回流比。</p><p>　　在左側(cè)的模塊欄目下點(diǎn)擊Design Specs今人設(shè)計(jì)規(guī)定欄，點(diǎn)擊New新建一個(gè)名稱。在規(guī)定（Specification）表單中輸入變量類型（type）、目標(biāo)（target）、流股類型（Stream Type）（如圖3-45）.</p><p>　　圖3-45 規(guī)定表單</p><p>　　在組分表單中定

65、義目標(biāo)值的組分，從左側(cè)可用組分框中選擇需用組分到右側(cè)的選用組分框中（如圖3-46）。</p><p>　　圖3-46 組分表單定義</p><p>　　在進(jìn)料/產(chǎn)物流股表單中選擇定義設(shè)計(jì)規(guī)定目標(biāo)值的流股名稱（如圖3-47）。</p><p>　　圖3-47 進(jìn)料/產(chǎn)品流股表單定義</p><p>　　在變化對(duì)象的Specificatio

66、n表單中輸入調(diào)節(jié)變量及其調(diào)節(jié)范圍的上下限值（如圖3-48）。</p><p>　　圖3-48 變化對(duì)象設(shè)定</p><p>　　點(diǎn)擊進(jìn)行靈敏度分析的運(yùn)行，變量的運(yùn)行結(jié)過可以從Design Specs表單中的Results欄下下進(jìn)行查看（如圖3-49）；調(diào)節(jié)變量回流比的最終值可以從Vary表單中的Results欄下進(jìn)行查看（如圖3-50）?？芍a(chǎn)品二氧化碳出口流量為1440.00007，回

67、流比的值為1.46365027。</p><p>　　圖3-49 變量運(yùn)行結(jié)果</p><p>　　圖3-50 回流比的值</p><p>　　（5）再生塔餾出物最優(yōu)速率確定 使用RedFrac模型內(nèi)部自帶的設(shè)計(jì)規(guī)定功能，通過設(shè)計(jì)規(guī)定和變化兩組對(duì)象的結(jié)合運(yùn)用來確定留出物速率。</p><p>　　在左側(cè)的模塊欄目下點(diǎn)擊Desig

68、n Specs今人設(shè)計(jì)規(guī)定欄，點(diǎn)擊New新建一個(gè)名稱。在規(guī)定（Specification）表單中輸入變量類型（type）、目標(biāo)（target）、流股類型（Stream Type）（如圖3-51）.</p><p>　　圖3-51 規(guī)定表單</p><p>　　在組分表單中定義目標(biāo)值的組分，從左側(cè)可用組分框中選擇需用組分到右側(cè)的選用組分框中（如圖3-52）。</p><p

69、>　　圖3-52 組分表單定義</p><p>　　在進(jìn)料/產(chǎn)物流股表單中選擇定義設(shè)計(jì)規(guī)定目標(biāo)值的流股名稱（如圖3-53）。</p><p>　　圖3-53 進(jìn)料/產(chǎn)品流股表單定義</p><p>　　在變化對(duì)象的Specification表單中輸入調(diào)節(jié)變量及其調(diào)節(jié)范圍的上下限值（如圖3-54）。</p><p>　　圖3-54

70、 變化對(duì)象設(shè)定</p><p>　　點(diǎn)擊進(jìn)行靈敏度分析的運(yùn)行，變量的運(yùn)行結(jié)過可以從Design Specs表單中的Results欄下下進(jìn)行查看（如圖3-55）；調(diào)節(jié)變量留出物速率的最終值可以從Vary表單中的Results欄下進(jìn)行查看（如圖3-56）。可知產(chǎn)品二氧化碳出口流量為1440.00002kg/hr，餾出物速率的值為9513.2316kg/hr。</p><p>　　圖3-55

71、變量運(yùn)行結(jié)果</p><p>　　圖3-56 留出物速率結(jié)果</p><p>　?。?）根據(jù)以上優(yōu)化流程后所得的數(shù)據(jù)（表3-1）再次對(duì)流程進(jìn)行模擬。</p><p>　　表3-1 優(yōu)化所得數(shù)據(jù)</p><p>　　對(duì)流程輸入以上數(shù)據(jù)后點(diǎn)擊進(jìn)行流程運(yùn)算。運(yùn)算完畢點(diǎn)擊查看運(yùn)算的結(jié)果。 </p><p>　　圖3-5

72、7 物流運(yùn)行結(jié)果 </p><p>　　圖3-58 再生塔冷凝器</p><p>　　圖3-59 再生塔再沸器</p><p>　　圖3-60 吸收塔塔頂</p><p>　　圖3-61 吸收塔塔底</p><p><b>　　4 流程循環(huán)</b></p><

73、p>　　再生塔再生的MDEA可以再次利用，因此對(duì)流程建立循環(huán)，使再生的MDEA再次流回吸收塔進(jìn)行吸收。</p><p>　?。?）再生的MDEA流回吸收塔進(jìn)行吸收需要與初始加入的MDEA料液擁有一樣的溫度和壓力，故在再生塔塔底流出的物流上分別加上泵和冷卻器并對(duì)他們進(jìn)行重命名（如圖4-1）。</p><p>　　圖4-1 泵和冷卻器</p><p>　　雙擊泵

74、和冷卻器的模塊對(duì)它們進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入，使得流回吸收塔的MDEA物料達(dá)到所需的溫度和壓力（如圖4-2、4-3）。</p><p><b>　　圖4-2 泵</b></p><p><b>　　圖4-3 冷卻器</b></p><p>　　流程連接和數(shù)據(jù)輸入完畢后點(diǎn)擊進(jìn)行流程的運(yùn)算。點(diǎn)擊查看運(yùn)行結(jié)果（圖4-4）。其中要著重查看

75、再生塔出來經(jīng)過冷卻器冷卻后的物流，即物流3.</p><p>　　圖4-4 物流運(yùn)行結(jié)果</p><p>　　（2）在循環(huán)時(shí)已經(jīng)不必再向原吸收塔一直通入與初始時(shí)相同的料液量，只需向其中補(bǔ)充在流程中損失掉的料液量即可，但由此流程就缺少無需補(bǔ)充的料液量的數(shù)據(jù)從而全流程運(yùn)算時(shí)會(huì)產(chǎn)生物料不平衡，故在進(jìn)行循環(huán)錢需先對(duì)流程中的某股物料賦予初值從而使全流程在循環(huán)時(shí)達(dá)到物料平衡。選擇賦予初值的物流一般為

76、未循環(huán)之前的最末段物流，即此流程中的物流3。</p><p>　　右鍵點(diǎn)擊物流3，選擇input選項(xiàng)進(jìn)入到物流3的數(shù)據(jù)輸入表單對(duì)其初值輸入。初值即為未循環(huán)之前進(jìn)行運(yùn)算所得的物流3的運(yùn)行結(jié)果數(shù)據(jù)（如圖4-5）。輸入的數(shù)據(jù)可以有一定的誤差，但要在aspen允許的誤差范圍內(nèi)。</p><p>　　圖4-5 物流3初值輸入</p><p>　　新加進(jìn)的物料和再生后流出

77、的物料要經(jīng)過混合后在流進(jìn)吸收塔進(jìn)行吸收，過在流程中加入一個(gè)混合器（如圖4-6）。</p><p>　　圖4-6 循環(huán)流程圖</p><p>　　對(duì)混合器進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入，使從混合器出來的物流達(dá)到進(jìn)入吸收塔所需的溫度和壓力（如圖4-7）。</p><p>　　圖4-7 混合器數(shù)據(jù)輸入</p><p>　　為了要使流程物料平衡補(bǔ)充的料液需與流

78、程損失的料液近似相等，aspen可以有一個(gè)允許的誤差范圍。補(bǔ)充的MDEA料液為兩塔出口氣體中所帶走的料液的總和即全流程的損失料液，但補(bǔ)充的水量還應(yīng)扣除煙道氣中所帶進(jìn)來的水分。對(duì)補(bǔ)充物流輸入計(jì)算后所需補(bǔ)充的料液數(shù)據(jù)（如圖4-8）。</p><p>　　圖4-8 補(bǔ)充物流數(shù)據(jù)輸入</p><p>　　至此數(shù)據(jù)全部輸入完畢，點(diǎn)擊進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算完畢點(diǎn)擊查看運(yùn)行結(jié)果，在運(yùn)行結(jié)果查欄中可以查看各個(gè)物

79、流段的運(yùn)行結(jié)果（如圖4-9）。</p><p>　　圖4-9 物流運(yùn)行結(jié)果</p><p><b>　　5 結(jié)論</b></p><p>　　主要物流段數(shù)據(jù)表（如表5-1）。</p><p>　　表5-1 主要物流段數(shù)據(jù)</p><p><b>　　由列表中數(shù)據(jù)可知：</b&

80、gt;</p><p><b>　　表 5-2</b></p><p><b>　　吸收塔的運(yùn)行參數(shù)：</b></p><p><b>　　表5-3 吸收塔</b></p><p><b>　　再生塔的運(yùn)行參數(shù)：</b></p><p

81、><b>　　表5-4 再生塔</b></p><p><b>　　其他設(shè)備操作參數(shù)：</b></p><p>　　表5-5 其他設(shè)備操作參數(shù)</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]王彩紅，林雄超，董敏，王永剛，等. ASPEN PL

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