低温甲醇洗流程模拟系统界面的完善与应用

第32卷第4期化工设计通讯Vol 32 No. 42006年12月Chemical engineering design Communications低温甲醇洗流程模拟系統界面的完善与应用丰管凤宝张述伟关威大连理工大学化工学院辽宁大连116012)摘要利用 Visual fortran语言开发低温甲醇洗流程模拟系统界面(RPS)并针对其在实际应用中的缺点和不足进行改进和完善。改进后的RPS系统具有学习简单、使用方便、功能完备、运行稳定的优点,可以准确、顺利地完成低温甲醇洗工艺流程模拟计算和分析优化工作,关键词牴温甲醇洗模拟系统汧发完善流程模拟中图分类号:文献标识码:文章编号1003-6490(2006)04-0040-05来开发 Windows系统下的RPS界面3。同时根据软0引言件开发的逐步完善原则针对初步开发的RPS系统界面存在的缺陷做岀改进不断进行测试运行使软低温甲醇洗工艺广泛用于合成氨、合成甲醇和其件不断地得到完善可靠性不断增强。结合一个具体它蓣基合成、制氨、城市煤气和天然气脱硫等的气体的甲醇洗流程进行模拟计算证明完善后RS系统净化装置中。随着研究工作的进展和生产操作中暴界面已经成为一个成熟的、面向工程计算的应用软露的问题低温甲醇洗工艺需要不断进行改进和完件善。大连理工大学化工学院从1983年开始就从事低温甲醇洗装置模拟分析优化研究工作成功地开发1RPS系统界面的开发与完善了低温甲醇洗流程模拟系统(R'S: rectisol processSimulator y"。RPS的开发旨在为工程师提供了一个1.1系统界面开发甲醇洗工艺流程模拟计算的有力工具2。用此软件在DOS系统下运行的RPS程序专业性强操作先后对多套低温甲醇洗装置进行模拟分析提出了一复杂其数据输入模拟计算和结果处理都是靠不同系列改进操作和对装置进行改造的建议被厂家采用的DOs命令实现的应用十分不便因此要将RPS系后取得较满意的结果。统开发为 Windows系统下的应用程序。Ⅴ isual FOr-RS系统原是由Fom语言编写并在D系统 TRAN凵中国煤化工具有良好的程序继承下运行的在 Windows系统下操作存在诸多不便。性同CNMHG格的应用程序界面设为继承原有的程序资源采用Ⅴ Visual FORTRAN语言计所以采用 Visual FOrtran语言来开发RPS的收稿日期2006-06-08作者简介管凤宝(1979-)男辽宁抚顺人大连理工大学化工学院硕士研究生主要从事低温甲醇洗流程模拟系统的开发、优化与应用工作。导师张述伟。联系电话411-88993807第4期管凤宝张述伟关威牴温甲醇洗流程模拟系统界面的完善与应用Windows系统界面。题继续计算低温甲醇洗模拟系统界面的基本开发思想是建d.建立完备的帮助系统立一个应用程序主窗口并为主窗口添加实现各项功对于RPS这样的专业工程模拟计算软件由于专能的菜单并为各菜单编写点击时所需调用对话框的业性很强变量众多模块复杂用户往往难于掌握和函数没计与菜单相应的对话框并为其中的控件编写应用。作为软件编写者我们要为应用者提供包括软要调用的计算子程序或功能子程序。原用FOR件系统介绍、使用规则计算方法和注意事项在内的帮TRAN语言编写的计算模块程序要进行一定的修改,助系统应用时遇到疑问可通过帮助系统寻求解答。以便调用。同时,为RPS系统增加了单元排序与流1.3开发与完善后的RPS系统界面股断裂功能可以较方便地得出整个流程的单元计算完善后RPS系统界面如下图顺序和断裂流股。餐温甲醇洗模拟系统回文件管理流殿块。辑器块B模拟计M计算法果收集C帮助出g)开发后的RPS系统界面成为可以在 Windows下帮助主题帮助索引运行的应用程序,可在 Windows界面下完成数据输入关于本软件和模拟计算即保持了原RPS程序的强大模拟计算功能又克服了原程序在DOS下操作使用不方便的缺点图1低温甲醇洗模拟系统界面1.2系统界面完善软件的改进和完善工作在软件开发中所占的比其主要功能包括文件管理、流股断裂、流股及单重日益增大。RPS系统界面初步开发完成后它还存元设备数据输入、模拟计算和计算结果收集,可完成对低温甲醇洗流程模拟的全部工作并保证了计算的在着功能不全、运行不稳定和初学者不易掌握的缺准确和运行的稳定。点計对这些缺点我们进行了以下改进和完善工作。a.补充计算模块、完善计算功能利用RPS系统界面进行低温甲醇洗RPS针对吸收塔、精馏塔、换热器等的单元设备提供了相应的计算模块。为适应不同的流程和单元流程模拟计算设备计算需要补充了若干计算模块同时新增了单个单元设备计算功能和全流程模拟中断裂流股自动PS系统采用序贯模块法进行全流程模拟。用判断收敛功能RFS系统界面进行全流程模拟的基本步骤是对整个b.计算结果收集功能流程各单元排序确定断裂流股输入断裂流股初值新增数据收集功能以方便结果整理和分析。将和各单元设备的参数按排序结果建立全流程模拟的所需要的数据结果从各计算单元的结果文件中提取出批处理程序孰行批处理程序至各断裂流股收敛汁来按一定的格式存储在 EXCEL表或WORD文档中。算结束检查并收集整理计算结果。c.保证程序运行稳定性2.1进行模拟计算的甲醇洗流程情况新增和改进错误判断和提示功能错误判断全进甲醇洗装置的原料气规格和要求净化气质量面提示具体可以方便地找出错误所在以便解决问如下表1原料气规格中国煤化工流量温度压力CNMHG/kmol. h-lMPa a)COS9566.960.4153.9640.070.00280.015.120.2472化工设计通讯第32卷HS↑52Tail GasPurified Gas 8H ON2图2低温甲醇洗工艺流程图C.脱硫塔x2.脱碳塔3.中压闪蒸塔κ4.CO2解吸/〃气提塔5.热再生塔κ6.甲醇/水分离塔表2要求净化气质量行热再生塔底得到贫甲醇塔顶得到HS气。贫甲温度压力氢回组成醇从CS塔底岀来后,经换热降温后送到吸收塔塔℃/MP(a收率总硫/mol顶。C5塔顶得到H2S浓度较高的气体可以送克劳2.95斯硫回收系统进行硫回收。C6塔甲醇/水分离塔用低温甲醇洗净化装置工艺流程如图2所示。进以分离系统中的水分。低温甲醇洗系统的原料气先喷淋防结冰甲醇再经多系统中近20台的换热器组成的换热网络用以回流股绕管式换热器与净化气和CO2产品气换热后冷收冷量并保证必要的工艺条件。却进脱硫塔C。原料气在脱硫塔用吸收了CO2的2.2单元排序与流股断裂低温甲醇洗涤脱除H2S和部分CO2等组分得到的运行RPS程序在单元信息中输入各单元设备不含硫气体进入脱碳塔C2用贫甲醇洗涤脱除CO2,的基本信息包括该设备的输出流股和各输出流股所净化气由塔顶引出。C3塔为中压闪蒸塔由上部和到达的下游单元序号系统根据这些信息自动生成单下部两个闪蒸罐组成。从C3塔闪蒸出的气体经循元设备的邻接矩阵。这时点击流股断裂菜单在对话环压缩机增压并冷却后返回到原料气中。从C3塔框中添入相应信息按断裂按钮即可完成单元排序出来的含硫甲醇经换热降温减压送入气提塔α4用并确中国煤化工氮气气提,进行H2S浓缩,气提后的气体为系统尾CNMHG气。从C3塔出来的不含硫甲醇液进C4塔的上部的纂饮以奴编辑器包括流股数据闪蒸罐闪蒸气为CO2产品气。从C4塔底出来的甲编辑器和设备参数编辑器用以输入计算所需的进料醇液含有少量CO2和基本上原料气中所有硫化物,流股数据、断裂流股数据初值和各设备参数。以原料用泵升压通过换热器与贫甲醇换热后进入C5塔进飞流股输入为例见图3第4期管凤宝张述伟关威牴温甲醇洗流程模拟系统界面的完善与应用43汽服数据编辑器在下列文本框内输入正确的流股参数流股号各组分含量流股总蚊气相分军1.0甲醇水0.002472温度313.15K二氧化碘.4007p.001压力31.5814氢气0.烷.0008组分流量p56696Kmo/Hr氮气.0612氧化碘p.001硫化氢.0016羟甚硫.000说明:隔入完点击下一个流股”钮可输人下一不流股的各种梦数。输入一个流股所多数检查退出图3流股数据输入示意图原料气流股号定为1点击参数检查按钮检查各2.5计算结果收集与验证参数的合理性通过检查后点击下一个流股则保存当利用改进后程序可以得到塔內分布计算结果、换前流股并清空界面以便下一流股输入。热器计算数据和详细的物流信息。详细的物流信息2.4模拟计算除了包括流股的温度、压力、流量、气相分率以及组成对各关键的、较复杂的单元设备如吸收塔、热再等基本信息外sTM子程序会自动计算并收集流股生塔可先进行单元设备的模拟计算在结果可靠后再的焓、热容、密度和导热系数等数据。进行全流程的模拟。按排序结果建立批处理程序运整个流程中塔设备工艺参数对工艺结果影响较行批处理程序至断裂流股收敛計算结束。在运行前大塔的参数是较为重要的计算结果,以吸收塔和热先设定最大的执行次数以免有断裂流股不收鲛而使再生塔为例对比计算值和实际生产操作中的塔参数程序一直循环执行。出现不收敛的情况要修改断裂值见表3流股初值或相关设备参数再进行计算。对比几个关键流股的计算值与工厂实测值见表4表3塔参数计算值与实测值比较单元设备名称计算值实测值计算值48.350.10250.08脱硫塔压力/MPa)塔底流量/ kmol. h9237.949246.905768.695659.96温度K213.I214.53250.0脱碳力/MPa塔顶5637.205630.7214622.63温度K904凵中国煤化工热再生塔压力/MP(a)CNMHG0.32流量/kmol,h1049.611056.2511246.6211238.6从两表中所列出的数值对比可以看岀计算值与股数据塔內分布和各设备热负荷的分析可看出,该实际生产操作值符合良好可以将计算结果作为对甲流程氢回收率不理想、CO2产品量低、能耗较大洞时醇洗流程分析优化的基础。通过对计算结果中的流各岀界区气相流股中甲醇含量较大造成甲醇损耗较化工设计通讯第32卷多。实际生产操作和流程安排中有进行研究优化的一步进行优化分析计算,以找岀过程的优化条件改必要如增加尾气水洗塔洗岀尾气中的甲醇并打入甲进薄弱环节使工艺过程能在最佳状态下运行。醇/水分离塔分离出来以减少甲醇损耗。用本软件进表4关键流股计算值与实测值比较净化气CO,产品气H2S气尾气计算值实测值计算值实测值计算值实测值计算值实测值温度/K305.5277.4力/MPaa)流量/kmol,h2384.811461.4组成CH OH0.00730.00710.07180.07120.17370.17450.080999.271399.173370.507271.017379.007380.163摩尔分率%90.810290.65800.21580.24420.00020.00030.00048.4748.62780.42850.49452.689420.912019.72510.00010.000126.322126.11730.02110.02100.00050.00060.00450.00450.00040.00050.68080.01160.01540.00010.00040.00020.00010.0001结语献]用Ⅴ isual fortran语言进行可视化开发并经[1]亢万忠唐宏青.低温甲醇洗工艺技术现状及发展J]大氮过各方面的改进后RFS系统界面已经具有功能完肥19992x(4)259-262善程序运行稳定和学习使用方便的优点成为一个[2张述伟陆明亮徐志武低温甲醇洗模拟系统模拟与分机J]较为成熟的应用软件。对一个具体的低温甲醇洗流化肥设计199432(1)25-31[3]陈晓峰张述伟曲平,低温甲醇洗系统模拟软件界面开发J程实例的模拟计算得到较为准确的计算结果证明计算机与应用化学200421(4)547-551RPS系统界面符合生产实际可以用于工程设计中的[4]邓巍巍王越男. Visual fortran编程指南M]北京民邮工艺计算、实际生产的模拟分析和操作条件的优化,电出版社200它能为低温甲醇洗工艺的模拟和优化提供有力的技[5]朱东海刘良华董海宁,VmC++6使用详解M1北京机械工业出版社J999321-340.术支持。欢迎订阅《小氮肥厂非标设备和余热回收设备图册》本刊讯由化工部小合成氨设计技术中心站组织湖南化工设计院主编全国9个化工设计院参编中国煤化工元的《小氮肥厂非标设备和余热回收设备图册》下称CNMHG《图册》)以《化工设计通讯》增刊形式出版发行《图册》为8开每套分上、下册500余页汇集了联系人李金阳地址长沙市韶山中路398号装置能力为1.5~4.0万ta主要生产工段的各种非标设备和余热回收设备或单位设备的总图约450份邮编:10007电话们731-560396013974864498