低溫甲醇洗流程模擬系統界面的完善與應用

第32卷第4期化工設計通訊Vol 32 No. 42006年12月Chemical engineering design Communications低溫甲醇洗流程模擬系統界面的完善與應用豐管鳳寶張述偉關(guān)威大連理工大學(xué)化工學(xué)院遼寧大連116012)摘要利用 Visual fortran語(yǔ)言開(kāi)發(fā)低溫甲醇洗流程模擬系統界面(RPS)并針對其在實(shí)際應用中的缺點(diǎn)和不足進(jìn)行改進(jìn)和完善。改進(jìn)后的RPS系統具有學(xué)習簡(jiǎn)單、使用方便、功能完備、運行穩定的優(yōu)點(diǎn),可以準確、順利地完成低溫甲醇洗工藝流程模擬計算和分析優(yōu)化工作,關(guān)鍵詞牴溫甲醇洗模擬系統汧發(fā)完善流程模擬中圖分類(lèi)號:文獻標識碼:文章編號1003-6490(2006)04-0040-05來(lái)開(kāi)發(fā) Windows系統下的RPS界面3。同時(shí)根據軟0引言件開(kāi)發(fā)的逐步完善原則針對初步開(kāi)發(fā)的RPS系統界面存在的缺陷做岀改進(jìn)不斷進(jìn)行測試運行使軟低溫甲醇洗工藝廣泛用于合成氨、合成甲醇和其件不斷地得到完善可靠性不斷增強。結合一個(gè)具體它蕷基合成、制氨、城市煤氣和天然氣脫硫等的氣體的甲醇洗流程進(jìn)行模擬計算證明完善后RS系統凈化裝置中。隨著(zhù)研究工作的進(jìn)展和生產(chǎn)操作中暴界面已經(jīng)成為一個(gè)成熟的、面向工程計算的應用軟露的問(wèn)題低溫甲醇洗工藝需要不斷進(jìn)行改進(jìn)和完件善。大連理工大學(xué)化工學(xué)院從1983年開(kāi)始就從事低溫甲醇洗裝置模擬分析優(yōu)化研究工作成功地開(kāi)發(fā)1RPS系統界面的開(kāi)發(fā)與完善了低溫甲醇洗流程模擬系統(R'S: rectisol processSimulator y"。RPS的開(kāi)發(fā)旨在為工程師提供了一個(gè)1.1系統界面開(kāi)發(fā)甲醇洗工藝流程模擬計算的有力工具2。用此軟件在DOS系統下運行的RPS程序專(zhuān)業(yè)性強操作先后對多套低溫甲醇洗裝置進(jìn)行模擬分析提出了一復雜其數據輸入模擬計算和結果處理都是靠不同系列改進(jìn)操作和對裝置進(jìn)行改造的建議被廠(chǎng)家采用的DOs命令實(shí)現的應用十分不便因此要將RPS系后取得較滿(mǎn)意的結果。統開(kāi)發(fā)為 Windows系統下的應用程序。Ⅴ isual FOr-RS系統原是由Fom語(yǔ)言編寫(xiě)并在D系統 TRAN凵中國煤化工具有良好的程序繼承下運行的在 Windows系統下操作存在諸多不便。性同CNMHG格的應用程序界面設為繼承原有的程序資源采用Ⅴ Visual FORTRAN語(yǔ)言計所以采用 Visual FOrtran語(yǔ)言來(lái)開(kāi)發(fā)RPS的收稿日期2006-06-08作者簡(jiǎn)介管鳳寶(1979-)男遼寧撫順人大連理工大學(xué)化工學(xué)院碩士研究生主要從事低溫甲醇洗流程模擬系統的開(kāi)發(fā)、優(yōu)化與應用工作。導師張述偉。聯(lián)系電話(huà)411-88993807第4期管鳳寶張述偉關(guān)威牴溫甲醇洗流程模擬系統界面的完善與應用Windows系統界面。題繼續計算低溫甲醇洗模擬系統界面的基本開(kāi)發(fā)思想是建d.建立完備的幫助系統立一個(gè)應用程序主窗口并為主窗口添加實(shí)現各項功對于RPS這樣的專(zhuān)業(yè)工程模擬計算軟件由于專(zhuān)能的菜單并為各菜單編寫(xiě)點(diǎn)擊時(shí)所需調用對話(huà)框的業(yè)性很強變量眾多模塊復雜用戶(hù)往往難于掌握和函數沒(méi)計與菜單相應的對話(huà)框并為其中的控件編寫(xiě)應用。作為軟件編寫(xiě)者我們要為應用者提供包括軟要調用的計算子程序或功能子程序。原用FOR件系統介紹、使用規則計算方法和注意事項在內的幫TRAN語(yǔ)言編寫(xiě)的計算模塊程序要進(jìn)行一定的修改,助系統應用時(shí)遇到疑問(wèn)可通過(guò)幫助系統尋求解答。以便調用。同時(shí),為RPS系統增加了單元排序與流1.3開(kāi)發(fā)與完善后的RPS系統界面股斷裂功能可以較方便地得出整個(gè)流程的單元計算完善后RPS系統界面如下圖順序和斷裂流股。餐溫甲醇洗模擬系統回文件管理流殿塊。輯器塊B模擬計M計算法果收集C幫助出g)開(kāi)發(fā)后的RPS系統界面成為可以在 Windows下幫助主題幫助索引運行的應用程序,可在 Windows界面下完成數據輸入關(guān)于本軟件和模擬計算即保持了原RPS程序的強大模擬計算功能又克服了原程序在DOS下操作使用不方便的缺點(diǎn)圖1低溫甲醇洗模擬系統界面1.2系統界面完善軟件的改進(jìn)和完善工作在軟件開(kāi)發(fā)中所占的比其主要功能包括文件管理、流股斷裂、流股及單重日益增大。RPS系統界面初步開(kāi)發(fā)完成后它還存元設備數據輸入、模擬計算和計算結果收集,可完成對低溫甲醇洗流程模擬的全部工作并保證了計算的在著(zhù)功能不全、運行不穩定和初學(xué)者不易掌握的缺準確和運行的穩定。點(diǎn)計對這些缺點(diǎn)我們進(jìn)行了以下改進(jìn)和完善工作。a.補充計算模塊、完善計算功能利用RPS系統界面進(jìn)行低溫甲醇洗RPS針對吸收塔、精餾塔、換熱器等的單元設備提供了相應的計算模塊。為適應不同的流程和單元流程模擬計算設備計算需要補充了若干計算模塊同時(shí)新增了單個(gè)單元設備計算功能和全流程模擬中斷裂流股自動(dòng)PS系統采用序貫模塊法進(jìn)行全流程模擬。用判斷收斂功能RFS系統界面進(jìn)行全流程模擬的基本步驟是對整個(gè)b.計算結果收集功能流程各單元排序確定斷裂流股輸入斷裂流股初值新增數據收集功能以方便結果整理和分析。將和各單元設備的參數按排序結果建立全流程模擬的所需要的數據結果從各計算單元的結果文件中提取出批處理程序孰行批處理程序至各斷裂流股收斂汁來(lái)按一定的格式存儲在 EXCEL表或WORD文檔中。算結束檢查并收集整理計算結果。c.保證程序運行穩定性2.1進(jìn)行模擬計算的甲醇洗流程情況新增和改進(jìn)錯誤判斷和提示功能錯誤判斷全進(jìn)甲醇洗裝置的原料氣規格和要求凈化氣質(zhì)量面提示具體可以方便地找出錯誤所在以便解決問(wèn)如下表1原料氣規格中國煤化工流量溫度壓力CNMHG/kmol. h-lMPa a)COS9566.960.4153.9640.070.00280.015.120.2472化工設計通訊第32卷HS↑52Tail GasPurified Gas 8H ON2圖2低溫甲醇洗工藝流程圖C.脫硫塔x2.脫碳塔3.中壓閃蒸塔κ4.CO2解吸/〃氣提塔5.熱再生塔κ6.甲醇/水分離塔表2要求凈化氣質(zhì)量行熱再生塔底得到貧甲醇塔頂得到HS氣。貧甲溫度壓力氫回組成醇從CS塔底岀來(lái)后,經(jīng)換熱降溫后送到吸收塔塔℃/MP(a收率總硫/mol頂。C5塔頂得到H2S濃度較高的氣體可以送克勞2.95斯硫回收系統進(jìn)行硫回收。C6塔甲醇/水分離塔用低溫甲醇洗凈化裝置工藝流程如圖2所示。進(jìn)以分離系統中的水分。低溫甲醇洗系統的原料氣先噴淋防結冰甲醇再經(jīng)多系統中近20臺的換熱器組成的換熱網(wǎng)絡(luò )用以回流股繞管式換熱器與凈化氣和CO2產(chǎn)品氣換熱后冷收冷量并保證必要的工藝條件。卻進(jìn)脫硫塔C。原料氣在脫硫塔用吸收了CO2的2.2單元排序與流股斷裂低溫甲醇洗滌脫除H2S和部分CO2等組分得到的運行RPS程序在單元信息中輸入各單元設備不含硫氣體進(jìn)入脫碳塔C2用貧甲醇洗滌脫除CO2,的基本信息包括該設備的輸出流股和各輸出流股所凈化氣由塔頂引出。C3塔為中壓閃蒸塔由上部和到達的下游單元序號系統根據這些信息自動(dòng)生成單下部?jì)蓚€(gè)閃蒸罐組成。從C3塔閃蒸出的氣體經(jīng)循元設備的鄰接矩陣。這時(shí)點(diǎn)擊流股斷裂菜單在對話(huà)環(huán)壓縮機增壓并冷卻后返回到原料氣中。從C3塔框中添入相應信息按斷裂按鈕即可完成單元排序出來(lái)的含硫甲醇經(jīng)換熱降溫減壓送入氣提塔α4用并確中國煤化工氮氣氣提,進(jìn)行H2S濃縮,氣提后的氣體為系統尾CNMHG氣。從C3塔出來(lái)的不含硫甲醇液進(jìn)C4塔的上部的纂飲以奴編輯器包括流股數據閃蒸罐閃蒸氣為CO2產(chǎn)品氣。從C4塔底出來(lái)的甲編輯器和設備參數編輯器用以輸入計算所需的進(jìn)料醇液含有少量CO2和基本上原料氣中所有硫化物,流股數據、斷裂流股數據初值和各設備參數。以原料用泵升壓通過(guò)換熱器與貧甲醇換熱后進(jìn)入C5塔進(jìn)飛流股輸入為例見(jiàn)圖3第4期管鳳寶張述偉關(guān)威牴溫甲醇洗流程模擬系統界面的完善與應用43汽服數據編輯器在下列文本框內輸入正確的流股參數流股號各組分含量流股總蚊氣相分軍1.0甲醇水0.002472溫度313.15K二氧化碘.4007p.001壓力31.5814氫氣0.烷.0008組分流量p56696Kmo/Hr氮氣.0612氧化碘p.001硫化氫.0016羥甚硫.000說(shuō)明:隔入完點(diǎn)擊下一個(gè)流股”鈕可輸人下一不流股的各種夢(mèng)數。輸入一個(gè)流股所多數檢查退出圖3流股數據輸入示意圖原料氣流股號定為1點(diǎn)擊參數檢查按鈕檢查各2.5計算結果收集與驗證參數的合理性通過(guò)檢查后點(diǎn)擊下一個(gè)流股則保存當利用改進(jìn)后程序可以得到塔內分布計算結果、換前流股并清空界面以便下一流股輸入。熱器計算數據和詳細的物流信息。詳細的物流信息2.4模擬計算除了包括流股的溫度、壓力、流量、氣相分率以及組成對各關(guān)鍵的、較復雜的單元設備如吸收塔、熱再等基本信息外sTM子程序會(huì )自動(dòng)計算并收集流股生塔可先進(jìn)行單元設備的模擬計算在結果可靠后再的焓、熱容、密度和導熱系數等數據。進(jìn)行全流程的模擬。按排序結果建立批處理程序運整個(gè)流程中塔設備工藝參數對工藝結果影響較行批處理程序至斷裂流股收斂計算結束。在運行前大塔的參數是較為重要的計算結果,以吸收塔和熱先設定最大的執行次數以免有斷裂流股不收鮫而使再生塔為例對比計算值和實(shí)際生產(chǎn)操作中的塔參數程序一直循環(huán)執行。出現不收斂的情況要修改斷裂值見(jiàn)表3流股初值或相關(guān)設備參數再進(jìn)行計算。對比幾個(gè)關(guān)鍵流股的計算值與工廠(chǎng)實(shí)測值見(jiàn)表4表3塔參數計算值與實(shí)測值比較單元設備名稱(chēng)計算值實(shí)測值計算值48.350.10250.08脫硫塔壓力/MPa)塔底流量/ kmol. h9237.949246.905768.695659.96溫度K213.I214.53250.0脫碳力/MPa塔頂5637.205630.7214622.63溫度K904凵中國煤化工熱再生塔壓力/MP(a)CNMHG0.32流量/kmol,h1049.611056.2511246.6211238.6從兩表中所列出的數值對比可以看岀計算值與股數據塔內分布和各設備熱負荷的分析可看出,該實(shí)際生產(chǎn)操作值符合良好可以將計算結果作為對甲流程氫回收率不理想、CO2產(chǎn)品量低、能耗較大洞時(shí)醇洗流程分析優(yōu)化的基礎。通過(guò)對計算結果中的流各岀界區氣相流股中甲醇含量較大造成甲醇損耗較化工設計通訊第32卷多。實(shí)際生產(chǎn)操作和流程安排中有進(jìn)行研究?jì)?yōu)化的一步進(jìn)行優(yōu)化分析計算,以找岀過(guò)程的優(yōu)化條件改必要如增加尾氣水洗塔洗岀尾氣中的甲醇并打入甲進(jìn)薄弱環(huán)節使工藝過(guò)程能在最佳狀態(tài)下運行。醇/水分離塔分離出來(lái)以減少甲醇損耗。用本軟件進(jìn)表4關(guān)鍵流股計算值與實(shí)測值比較凈化氣CO,產(chǎn)品氣H2S氣尾氣計算值實(shí)測值計算值實(shí)測值計算值實(shí)測值計算值實(shí)測值溫度/K305.5277.4力/MPaa)流量/kmol,h2384.811461.4組成CH OH0.00730.00710.07180.07120.17370.17450.080999.271399.173370.507271.017379.007380.163摩爾分率%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結語(yǔ)獻]用Ⅴ isual fortran語(yǔ)言進(jìn)行可視化開(kāi)發(fā)并經(jīng)[1]亢萬(wàn)忠唐宏青.低溫甲醇洗工藝技術(shù)現狀及發(fā)展J]大氮過(guò)各方面的改進(jìn)后RFS系統界面已經(jīng)具有功能完肥19992x(4)259-262善程序運行穩定和學(xué)習使用方便的優(yōu)點(diǎn)成為一個(gè)[2張述偉陸明亮徐志武低溫甲醇洗模擬系統模擬與分機J]較為成熟的應用軟件。對一個(gè)具體的低溫甲醇洗流化肥設計199432(1)25-31[3]陳曉峰張述偉曲平,低溫甲醇洗系統模擬軟件界面開(kāi)發(fā)J程實(shí)例的模擬計算得到較為準確的計算結果證明計算機與應用化學(xué)200421(4)547-551RPS系統界面符合生產(chǎn)實(shí)際可以用于工程設計中的[4]鄧巍巍王越男. Visual fortran編程指南M]北京民郵工藝計算、實(shí)際生產(chǎn)的模擬分析和操作條件的優(yōu)化,電出版社200它能為低溫甲醇洗工藝的模擬和優(yōu)化提供有力的技[5]朱東海劉良華董海寧,VmC++6使用詳解M1北京機械工業(yè)出版社J999321-340.術(shù)支持。歡迎訂閱《小氮肥廠(chǎng)非標設備和余熱回收設備圖冊》本刊訊由化工部小合成氨設計技術(shù)中心站組織湖南化工設計院主編全國9個(gè)化工設計院參編中國煤化工元的《小氮肥廠(chǎng)非標設備和余熱回收設備圖冊》下稱(chēng)CNMHG《圖冊》)以《化工設計通訊》增刊形式出版發(fā)行《圖冊》為8開(kāi)每套分上、下冊500余頁(yè)匯集了聯(lián)系人李金陽(yáng)地址長(cháng)沙市韶山中路398號裝置能力為1.5~4.0萬(wàn)ta主要生產(chǎn)工段的各種非標設備和余熱回收設備或單位設備的總圖約450份郵編:10007電話(huà)們731-560396013974864498