变压吸附法分离天然气氮气的蒙特卡洛模拟

发布时间：2020-08-01 07:48

【摘要】：氮气驱油后油田所采的天然气中含有大量的氮气,氮气含量过高会影响天然气热值,需要进行脱氮处理,而氮气与甲烷理化性质相似难以分离,本文对使用变压吸附法分离氮气与甲烷的问题进行了研究,从分子层面上模拟了气体分子在吸附剂上的吸附情况,宏观模拟了完整的变压吸附分离流程,并优化了流程参数。从微观层面上对CH_4和N_2分子在活性炭内的吸附行为进行了模拟,分析了吸附剂孔宽和吸附压力对CH_4和N_2分子在活性炭上的吸附量及分离系数的影响。基于饱和吸附容量及分离系数,对于不同体积比的甲烷与氮气混合气体推荐使用合适孔宽的活性炭进行分离。设计了天然气变压吸附分离工艺流程,分别模拟了吸附剂为活性炭和碳分子筛时的分离情况,分析了吸附压力、温度、吸附时间等操作参数和床层空隙率、塔高、塔径等结构参数对分离效果的影响,根据分离效果与甲烷回收率确定了该流程中碳分子筛更适宜作吸附剂,并明确了各参数合理的取值范围。基于各影响因素之间的耦合作用,模拟了合理取值范围内主要影响因素不同取值的组合,确定了变压吸附过程的最优方案。
【学位授予单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE644
【图文】：

示意图,狭缝孔,流体,分子

的狭缝孔模型来表示活性炭孔[36]。图2.1为流体分子在狭缝孔内的示意图[37]，狭缝孔孔径H定义为炭孔墙表面碳原子到正对面炭孔墙表面碳原子之间的距离。碳原子所在的晶面间距为Δ。图2.1流体分子在狭缝孔中的示意图Fig. 2.1 Schematic diagram of fluid molecules in slit pores

操作界面

Libraries选项卡中选择吸附床、原料气、产品气、阀门、热交换器等组件。图3.1 Adsorption操作界面Fig. 3.1Adsorption user interfaceAspen Adsorption对吸附过程进行动态模拟，实际是用户对各模块进行参数设置后，再通过程序控制实现参数随程序的运行变化，程序运行过程事实上是在后台

模拟流程图

qmb002.905 6.543e-733.80 1.075 -14.360 6.59e-749.65 1.692 -2方法与参数设置附流程后台进行的一系列数学计算多是偏微分方程组的计算，的方程越多，流程模拟难度越大。工程数学中对偏微分方程计。Aspen Adsorption提供了多种发散方法。本文采用常用的发erencing Scheme1(UDS1)，一阶上风差分法基于一阶泰勒展开式SD1发散方法，将吸附塔模块沿塔轴向方向离散成若干个节离足够小，以满足方程解的精度。并认为吸附分离过程中无反

【相似文献】