气体膜分离过程HYSYS模拟系统的研究

发布时间：2017-05-19 14:19

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【摘要】：化工过程模拟计算的准确性和精确度的提高不仅对于流程设计、生产指导具有重要的意义,对减少实验消耗、消除安全隐患也是十分必要的。HYSYS是当今应用最为广泛的化工模拟软件之一,它具有操作简单、功能强大、模拟精确等优点,是模拟复杂化工过程的重要工具。 但现存HYSYS中的气体膜分离模拟板块仍存在着很多问题,如无法改变渗透侧的压力,以及无法针对不同流型进行计算等,这就限制了HYSYS在实际膜分离过程设计中的应用。针对这些问题,本文对工业中常用的平板式、螺旋卷式和中空纤维式三种膜分离器的数学模型进行改进并嵌入HYSYS模拟计算系统中,在HYSYS内嵌的气体膜分离模块中引入渗透侧压力,建立了一个可以改变渗透侧压力且适用于不同类型膜分离器的HYSYS模拟计算系统,通过与现场实际运行结果的对比,表明本论文的研究工作有效地提高了HYSYS中的气体膜分离模拟板块模拟计算的精度,拓宽了其应用范围,使软件更好地应用气体膜分离的模拟计算。 本文的主要研究工作如下: (1)对HYSYS自带的膜分离单元进行研究,通过模拟膜分离油气回收系统对其优缺点进行了研究。 (2)针对平板式膜分离器建立了数学模型,并对模型进行求解,然后用实验数据对所得结果进行试验验证。再对数学模型进行合理的简化,将简化结果嵌入HYSYS化工模拟计算系统中,并对氧氮分离进行了模拟计算。 (3)对螺旋卷式膜分离器建立了数学模型,并对模型进行求解,然后用文献中的数据对所得结果进行验证。再对数学模型进行合理的简化,将简化结果嵌入HYSYS化工模拟计算系统中,并对多组分有机气体分离进行了模拟计算。 (4)对中空纤维式膜分离器建立了数学模型,并将其嵌入HYSYS化工模拟计算系统中。成功地使用该系统对中石油辽阳化工公司炼厂气2000Nm~3/h炼厂气膜法氢回收项目进行了设计,该项目开车成功,证明了该模拟系统的有效性。采集现场运行数据与模拟计算结果基本吻合,证明了改进的HYSYS膜分离模块适合于气体膜分离的模拟计算。 总之,本文对HYSYS模拟计算系统用于膜分离过程进行了改进,为设计流程中对膜组件的性能计算分析提供了理论依据,免去了繁琐的实验,且大大降低了设计新工艺流程的技术危险性,是有效的膜分离模拟软件。
【关键词】：模拟计算 膜分离器 数学模型'HYSYS
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TQ021.8
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 引言10-11
• 1 文献综述11-31
• 1.1 HYSYS模拟计算系统11-17
• 1.1.1 HYSYS模拟计算系统简介11
• 1.1.2 HYSYS模拟计算系统的特点和功能11-14
• 1.1.3 HYSYS模拟计算系统的主要操作模块14
• 1.1.4 HYSYS模拟计算系统的主要物性计算方法14-15
• 1.1.5 HYSYS模拟计算系统中的不足15-16
• 1.1.6 HYSYS模拟计算系统的研究现状16-17
• 1.2 气体膜分离器简介17-22
• 1.2.1 气体膜分离器17-20
• 1.2.2 气体膜分离器中气体的流型与流动导向20-22
• 1.3 各种气体膜分离器数学模型的研究现状22-30
• 1.3.1 建立数学模型的必要性22-23
• 1.3.2 数学模型的研究现状23-30
• 1.4 小结30-31
• 2 HYSYS模拟油气回收系统的研究31-37
• 2.1 Hprotech公司开发的膜分离单元的研究31-32
• 2.2 用HYSYS模拟计算油气回收系统32-35
• 2.2.1 油气回收系统原料气组成32
• 2.2.2 HYSYS模拟计算系统中的使用步骤32-33
• 2.2.3 Hprotech公司开发的膜分离单元操作的计算过程33
• 2.2.4 油气回收系统的模拟计算33-35
• 2.3 小结35-37
• 3 平板式膜分离器数学模型的改进与嵌入37-47
• 3.1 敞开式平板膜分离器数学模型37-39
• 3.1.1 数学模型的假设37
• 3.1.2 数学模型的建立37-38
• 3.1.3 数学模型的求解38
• 3.1.4 数学模型的解与实验数据的比较38-39
• 3.2 平板式膜分离器数学模型的简化39-46
• 3.2.1 平板式膜分离器全混流数学模型的假设40
• 3.2.2 平板式膜分离器数学模型的简化40-41
• 3.2.3 将化简后平板膜数学模型嵌入HYSYS模拟系统41-46
• 3.3 小结46-47
• 4 螺旋卷式膜分离器数学模型的改进与嵌入47-64
• 4.1 螺旋卷式膜分离器的数学模型47-52
• 4.1.1 数学模型的假设47
• 4.1.2 数学模型的建立47-50
• 4.1.3 数学模型的求解50-52
• 4.1.4 模拟计算结果与文献中结果的比较52
• 4.2 螺旋卷式膜分离器数学模型简化52-54
• 4.2.1 螺旋卷式膜分离器错流数学模型的假设52-53
• 4.2.2 螺旋卷式膜分离器错流数学模型的建立及简化53-54
• 4.3 HYSYS系统中螺旋卷式膜分离器单元模块的开发54-62
• 4.3.1 三组分气体错流流型膜分离模拟计算55-60
• 4.3.2 四组分气体错流流型膜分离模拟计算60
• 4.3.3 三组分气体错流流型膜分离循环系统模拟计算60-62
• 4.4 在有机蒸汽回收中的应用62-63
• 4.5 小结63-64
• 5 中空纤维式膜分离器数学模型的改进与嵌入64-81
• 5.1 中空纤维膜分离器数学模型64-65
• 5.1.1 中空纤维膜分离器数学模型的假设64
• 5.1.2 中空纤维膜分离器数学模型的建立及化简64-65
• 5.2 中空纤维式气体膜分离器HYSYS系统中的模拟计算65-77
• 5.2.1 HYSYS模拟计算系统中两组分气体逆流流型膜分离65-70
• 5.2.2 HYSYS模拟计算系统中多组分气体逆流流型膜分离70-77
• 5.3 炼厂气氢气回收过程设计77-80
• 5.3.1 工程设计77-80
• 5.3.2 模拟计算结果与现场实测数据的比较80
• 5.4 小结80-81
• 结论81-82
• 本文创新点与展望82-83
• 参考文献83-86
• 附录A 附录内容名称86-89
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况89-90
• 致谢90-91
• 大连理工大学学位论文版权使用授权书91

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前9条

1 王明洋;GTL弛放气分离回收过程的研究[D];大连理工大学;2011年

2 于长福;膜膨胀机耦合冷凝技术回收轻烃的流程优化[D];大连理工大学;2011年

3 何振;合成氨膜法氢气回收及氢氮比调节的研究[D];大连理工大学;2011年

4 姚春旭;川东北高含硫天然气脱硫脱碳工艺研究[D];中国石油大学;2011年

5 王跃;膜法分离二氟一氯甲烷/三氟甲烷混合气的研究[D];大连理工大学;2008年

6 彭琳;综合回收炼厂气中氢气及轻烃工艺的设计研究[D];大连理工大学;2008年

7 陈彩霞;全低压空分装置流程与精馏过程的模拟分析[D];华中科技大学;2008年

8 朱向阳;焦化装置吸收稳定系统的模拟与优化[D];大连理工大学;2010年

9 元啸亮;双膜耦合分离器的研究及应用[D];大连理工大学;2012年

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本文编号：378934