专业： 07级化学工程与工艺学生： XXX指导老师： XXX2011.06.12单段式吸收塔简单改造的模拟分析研究 内容提要致 谢谢 结结 论论 实验结实验结 果与讨论讨论 实验实验 部分 绪绪 论论 绪 论随着科技发展和社会进步，人们对化工生产过 程的高效、低耗、绿色环保提出了越来越高的要求 ，对于企业来说，通过对老旧设备的改造，达到增 产、降耗、提高产品质量、降低成本、减少污染物 排放的目标，已成为必须面对的问题。在化学工业中，吸收操作广泛用于石油炼制、 石油化工中分离气体混合物、原料气的精制以及从 废气中回收有用组分或除去有害物质等。如何对老 旧的单段式吸收塔进行简单改造，以达到增产、降 耗等目标，这是我们所追求的。问题由来为了实现扩产、减排或提高产品质量，而对老厂进 行改造是十分常见的。对于这样的老厂改造，若能充分 利用原有设备，将极大的提高资源利用率，降低改造成 本。文献研究表明，在实际的工业生产过程中，通过部 分回流、降温、分段操作等方式，对单段式吸收塔进行 简单改造，以适应更高的生产技术要求，是有可能实现 的，问题的关键是应该如何改造？能改到什么程度？对 于哪些过程可以进行类似的改造？解决思路针对以上问题，本文以提高设备生产负荷、 提高吸收液出口浓度、降低有害气体排放量为目 标，通过对单段式吸收塔进行简单改造，对不同 改造方案进行分析比较，研究不同改造方案的最 佳操作条件，比较各方案最佳操作状态下的吸收 分离效果，探索最佳改造方案及适宜的改造方向 ，希望能为工业吸收塔的改造提高参考。 实验部分4实验模拟工具1235改造方案模拟结果分析与讨论实验结论一、实验模拟工具本文是对吸收塔进行部分回流、降温及分段 式改造，提出不同的工艺改造方案，以化工流程 模拟软件Aspen Plus为模拟分析工具，模拟不同改 造方案的吸收工艺过程，并对相关操作参数进行 优化分析比较，确定各工艺改造参数对操作状态 的影响规律，分析比较不同工艺方案的分离结果 ，探索并确定适宜的改造方案。二、改造方案原型N1改造方案1改造方案2改造方案原型N1改造方案3改造方案4改造方案改造方案5改造方案6改造方案7改造方案改造方案8改造方案9改造方案10改造方案11改造方案改造方案12三、模拟结果原料组成及进料状态见表2-1基准塔N1的模拟结果是塔顶尾气中氨的 含量是11.8%，塔底液相中氨水的含量是 20.1%。模拟结果方案 1 气液相出口氨含量变化趋势图 方案 2 气液相出口氨含量变化趋势图 模拟结果方案3 气液相出口氨含量变化趋势图 方案 4 气液相出口氨含量变化趋势图 模拟结果方案 5 气液相出口氨含量变化趋势图 方案 6 气液相出口氨含量变化趋势图 模拟结果方案 7 气液相出口氨含量变化趋势图 方案8气液相出口氨含量变化趋势图 模拟结果方案9气液相出口氨含量变化趋势图 方案10气液相出口氨含量变化趋势图 模拟结果方案11气液相出口氨含量变化趋势图 模拟结果方案12气液相出口氨含量变化趋势图 四、分析与讨论分析与讨论方案各流程最佳操作结果比较图分析与讨论通过以上模拟计算，对我所做改进的方法所 得数据图表进行对比，重点考察了单段塔改双段 式塔中降温和回流率对塔顶尾气的体积分数和塔 底产品质量分率的影响，得出以下结论：（1）如果只是单纯的对单塔的汽液相打循环 ，塔顶气相体积分数是增大的，而塔底产品质量 分率却是降低的，说明只打循环不利于氨的吸收 ，反而会降低对氨的吸收。而增加换热器后，将 回流流股冷却到室温后打循环却可以起到比较好 的效果，会增加对氨的吸收。分析与讨论（2）通过上面（1）的结论，把单段塔改为双 段式时在上下塔之间加换热器冷却过程中，发现 上下塔板数的分配对汽液相的出口影响是不同的 ，所以通过模拟确定了合理的塔板数的分配。（3）双段塔上塔下塔分别进行气相液相冷却的 回流，对吸收效果又有了提高，通过回流率的调 节，我又得出了回流率对吸收的影响是有利的， 回流率越大，吸收效果越好。分析与讨论（4）通过上面的结论，我综合改进，把双段 塔的上塔下塔汽液相分别冷却回流和双段塔的上 塔下塔汽液相同时冷却回流。通过模拟对比，得 出的结果又有了提高，最终得到了一个最佳的改 进方法，就是上塔塔板数为7下塔塔板数为3时两 段塔间气液相分别冷却上塔气相回流下塔液相回 流。五、实验结论我所做论文的题目是单段式吸收塔简单改造 的模拟分析研究 ，目的是在工业生产中实现扩产 、减排或提高产品质量，而对老厂进行改造是十 分常见的。对于这样的老厂改造，若能充分利用 原有设备，将极大的提高资源利用率，降低改造 成本等。在实际的工业生产过程中，通过部分回流、 降温、分段操作、加压等方式来提高生产能力， 由于对于资源的充分利用等因素，我决定不放弃 原塔，只对原塔进行部分改造。实验结论在整篇文章中我所改造的地方涉及部分回流 ，降温，分段操作等，由于加压需要外加动力设 备和对塔的承受能力要求较高，所以没有涉及。 我所选择的原料是化工生产中常见的氨原料气， 以纯水作为吸收剂。因为氨在吸收过程中是放热 的，希望我所做的模拟对于此类气体的吸收有所 适用。 实验结论在模拟结束后，对结果的比较，发现在对氨 的吸收塔改造中，降温对吸收效果最为显著，为 主要的影响因素，而降温后对汽液相打循环是有 利于氨的吸收的，但是效果不是非常的好，为次 要的影响因素。经过各种模拟对比，所得的最优 结果比基准塔提高很大，其中出口气相塔顶尾气 中氨气的含量降低了60.93%而出口液相溶液中氨 水的含量提高了23.88%。实验结论本文在改造模拟过程中发现在对氨的吸收过 程中，降温和分段操作对氨的吸收是有利的，而 回流物料必须经过换热后才对吸收效果有所提高 ，而且回流率越大效果越好。本文建立了单段塔改造为双段塔在吸收过程 中放热气体的数学模型，并利用aspen对模型求解 ，模拟得到的数据结果较好，可为以后单段改多 段塔提供一个参考模型。 致 谢本论文是在XXX自始至终无私的指导下完成的， X老师渊博的学识，开阔独特的科研思维，严谨的治 学态度，热忱负责的工作作风以及为人处事的方式都 将使我受益终生。借此论文完成之际，谨向陈老师表 示衷心的感谢和崇高的敬意。在整个毕业论文期间，我得到了同学和朋友无私 帮助，在我写论文的过程中给予我了很多你问素材， 还在论文的撰写和排版灯过程中提供热情的帮助。由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之 处，恳请各位老师和学友批评和指正！