第32卷第4期化工設(shè)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(tǒng)界面的完善與應(yīng)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語言開發(fā)低溫甲醇洗流程模擬系統(tǒng)界面(RPS)并針對其在實(shí)際應(yīng)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(tǒng)具有學(xué)習(xí)簡單、使用方便、功能完備、運(yùn)行穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn),可以準(zhǔn)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(tǒng)汧發(fā)完善流程模擬中圖分類號:文獻(xiàn)標(biāo)識碼:文章編號1003-6490(2006)04-0040-05來開發(fā) Windows系統(tǒng)下的RPS界面3。同時根據(jù)軟0引言件開發(fā)的逐步完善原則針對初步開發(fā)的RPS系統(tǒng)界面存在的缺陷做岀改進(jìn)不斷進(jìn)行測試運(yùn)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(qiáng)。結(jié)合一個具體它蕷基合成、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(tǒng)凈化裝置中。隨著研究工作的進(jìn)展和生產(chǎn)操作中暴界面已經(jīng)成為一個成熟的、面向工程計算的應(yīng)用軟露的問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發(fā)1RPS系統(tǒng)界面的開發(fā)與完善了低溫甲醇洗流程模擬系統(tǒng)(R'S: rectisol processSimulator y"。RPS的開發(fā)旨在為工程師提供了一個1.1系統(tǒng)界面開發(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(tǒng)下運(yùn)行的RPS程序?qū)I(yè)性強(qiáng)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(fù)雜其數(shù)據(jù)輸入模擬計算和結(jié)果處理都是靠不同系列改進(jìn)操作和對裝置進(jìn)行改造的建議被廠家采用的DOs命令實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用十分不便因此要將RPS系后取得較滿意的結(jié)果。統(tǒng)開發(fā)為 Windows系統(tǒng)下的應(yīng)用程序。Ⅴ isual FOr-RS系統(tǒng)原是由Fom語言編寫并在D系統(tǒng) TRAN凵中國煤化工具有良好的程序繼承下運(yùn)行的在 Windows系統(tǒng)下操作存在諸多不便。性同CNMHG格的應(yīng)用程序界面設(shè)為繼承原有的程序資源采用Ⅴ Visual FORTRAN語言計所以采用 Visual FOrtran語言來開發(fā)RPS的收稿日期2006-06-08作者簡介管鳳寶(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(tǒng)的開發(fā)、優(yōu)化與應(yīng)用工作。導(dǎo)師張述偉。聯(lián)系電話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(tǒng)界面的完善與應(yīng)用Windows系統(tǒng)界面。題繼續(xù)計算低溫甲醇洗模擬系統(tǒng)界面的基本開發(fā)思想是建d.建立完備的幫助系統(tǒng)立一個應(yīng)用程序主窗口并為主窗口添加實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功對于RPS這樣的專業(yè)工程模擬計算軟件由于專能的菜單并為各菜單編寫點(diǎn)擊時所需調(diào)用對話框的業(yè)性很強(qiáng)變量眾多模塊復(fù)雜用戶往往難于掌握和函數(shù)沒計與菜單相應(yīng)的對話框并為其中的控件編寫應(yīng)用。作為軟件編寫者我們要為應(yīng)用者提供包括軟要調(diào)用的計算子程序或功能子程序。原用FOR件系統(tǒng)介紹、使用規(guī)則計算方法和注意事項(xiàng)在內(nèi)的幫TRAN語言編寫的計算模塊程序要進(jìn)行一定的修改,助系統(tǒng)應(yīng)用時遇到疑問可通過幫助系統(tǒng)尋求解答。以便調(diào)用。同時,為RPS系統(tǒng)增加了單元排序與流1.3開發(fā)與完善后的RPS系統(tǒng)界面股斷裂功能可以較方便地得出整個流程的單元計算完善后RPS系統(tǒng)界面如下圖順序和斷裂流股。餐溫甲醇洗模擬系統(tǒng)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)開發(fā)后的RPS系統(tǒng)界面成為可以在 Windows下幫助主題幫助索引運(yùn)行的應(yīng)用程序,可在 Windows界面下完成數(shù)據(jù)輸入關(guān)于本軟件和模擬計算即保持了原RPS程序的強(qiáng)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(tǒng)界面1.2系統(tǒng)界面完善軟件的改進(jìn)和完善工作在軟件開發(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(tǒng)界面初步開發(fā)完成后它還存元設(shè)備數(shù)據(jù)輸入、模擬計算和計算結(jié)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功能不全、運(yùn)行不穩(wěn)定和初學(xué)者不易掌握的缺準(zhǔn)確和運(yùn)行的穩(wěn)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(bǔ)充計算模塊、完善計算功能利用RPS系統(tǒng)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(shè)備提供了相應(yīng)的計算模塊。為適應(yīng)不同的流程和單元流程模擬計算設(shè)備計算需要補(bǔ)充了若干計算模塊同時新增了單個單元設(shè)備計算功能和全流程模擬中斷裂流股自動PS系統(tǒng)采用序貫?zāi)K法進(jìn)行全流程模擬。用判斷收斂功能RFS系統(tǒng)界面進(jìn)行全流程模擬的基本步驟是對整個b.計算結(jié)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(shù)據(jù)收集功能以方便結(jié)果整理和分析。將和各單元設(shè)備的參數(shù)按排序結(jié)果建立全流程模擬的所需要的數(shù)據(jù)結(jié)果從各計算單元的結(jié)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按一定的格式存儲在 EXCEL表或WORD文檔中。算結(jié)束檢查并收集整理計算結(jié)果。c.保證程序運(yùn)行穩(wěn)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(guī)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如下表1原料氣規(guī)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(shè)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?shù)玫紿S氣。貧甲溫度壓力氫回組成醇從CS塔底岀來后,經(jīng)換熱降溫后送到吸收塔塔℃/MP(a收率總硫/mol頂。C5塔頂?shù)玫紿2S濃度較高的氣體可以送克勞2.95斯硫回收系統(tǒng)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(tǒng)中的水分。低溫甲醇洗系統(tǒng)的原料氣先噴淋防結(jié)冰甲醇再經(jīng)多系統(tǒng)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(yùn)行RPS程序在單元信息中輸入各單元設(shè)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(shè)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(dá)的下游單元序號系統(tǒng)根據(jù)這些信息自動生成單下部兩個閃蒸罐組成。從C3塔閃蒸出的氣體經(jīng)循元設(shè)備的鄰接矩陣。這時點(diǎn)擊流股斷裂菜單在對話環(huán)壓縮機(jī)增壓并冷卻后返回到原料氣中。從C3塔框中添入相應(yīng)信息按斷裂按鈕即可完成單元排序出來的含硫甲醇經(jīng)換熱降溫減壓送入氣提塔α4用并確中國煤化工氮?dú)鈿馓?進(jìn)行H2S濃縮,氣提后的氣體為系統(tǒng)尾CNMHG氣。從C3塔出來的不含硫甲醇液進(jìn)C4塔的上部的纂飲以奴編輯器包括流股數(shù)據(jù)閃蒸罐閃蒸氣為CO2產(chǎn)品氣。從C4塔底出來的甲編輯器和設(shè)備參數(shù)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(shù)據(jù)、斷裂流股數(shù)據(jù)初值和各設(shè)備參數(shù)。以原料用泵升壓通過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(tǒng)界面的完善與應(yīng)用43汽服數(shù)據(jù)編輯器在下列文本框內(nèi)輸入正確的流股參數(shù)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?dú)?0612氧化碘p.001硫化氫.0016羥甚硫.000說明:隔入完點(diǎn)擊下一個流股”鈕可輸人下一不流股的各種夢數(shù)。輸入一個流股所多數(shù)檢查退出圖3流股數(shù)據(jù)輸入示意圖原料氣流股號定為1點(diǎn)擊參數(shù)檢查按鈕檢查各2.5計算結(jié)果收集與驗(yàn)證參數(shù)的合理性通過檢查后點(diǎn)擊下一個流股則保存當(dāng)利用改進(jìn)后程序可以得到塔內(nèi)分布計算結(jié)果、換前流股并清空界面以便下一流股輸入。熱器計算數(shù)據(jù)和詳細(xì)的物流信息。詳細(xì)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(fù)雜的單元設(shè)備如吸收塔、熱再等基本信息外sTM子程序會自動計算并收集流股生塔可先進(jìn)行單元設(shè)備的模擬計算在結(jié)果可靠后再的焓、熱容、密度和導(dǎo)熱系數(shù)等數(shù)據(jù)。進(jìn)行全流程的模擬。按排序結(jié)果建立批處理程序運(yùn)整個流程中塔設(shè)備工藝參數(shù)對工藝結(jié)果影響較行批處理程序至斷裂流股收斂計算結(jié)束。在運(yùn)行前大塔的參數(shù)是較為重要的計算結(jié)果,以吸收塔和熱先設(shè)定最大的執(zhí)行次數(shù)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(shù)程序一直循環(huán)執(zhí)行。出現(xiàn)不收斂的情況要修改斷裂值見表3流股初值或相關(guān)設(shè)備參數(shù)再進(jìn)行計算。對比幾個關(guān)鍵流股的計算值與工廠實(shí)測值見表4表3塔參數(shù)計算值與實(shí)測值比較單元設(shè)備名稱計算值實(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(shù)值對比可以看岀計算值與股數(shù)據(jù)塔內(nèi)分布和各設(shè)備熱負(fù)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(jié)果作為對甲流程氫回收率不理想、CO2產(chǎn)品量低、能耗較大洞時醇洗流程分析優(yōu)化的基礎(chǔ)。通過對計算結(jié)果中的流各岀界區(qū)氣相流股中甲醇含量較大造成甲醇損耗較化工設(shè)計通訊第32卷多。實(shí)際生產(chǎn)操作和流程安排中有進(jìn)行研究優(yōu)化的一步進(jìn)行優(yōu)化分析計算,以找岀過程的優(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(jié)使工藝過程能在最佳狀態(tài)下運(yùn)行。醇/水分離塔分離出來以減少甲醇損耗。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(jié)語獻(xiàn)]用Ⅴ isual fortran語言進(jìn)行可視化開發(fā)并經(jīng)[1]亢萬忠唐宏青.低溫甲醇洗工藝技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展J]大氮過各方面的改進(jìn)后RFS系統(tǒng)界面已經(jīng)具有功能完肥19992x(4)259-262善程序運(yùn)行穩(wěn)定和學(xué)習(xí)使用方便的優(yōu)點(diǎn)成為一個[2張述偉陸明亮徐志武低溫甲醇洗模擬系統(tǒng)模擬與分機(jī)J]較為成熟的應(yīng)用軟件。對一個具體的低溫甲醇洗流化肥設(shè)計199432(1)25-31[3]陳曉峰張述偉曲平,低溫甲醇洗系統(tǒng)模擬軟件界面開發(fā)J程實(shí)例的模擬計算得到較為準(zhǔn)確的計算結(jié)果證明計算機(jī)與應(yīng)用化學(xué)200421(4)547-551RPS系統(tǒng)界面符合生產(chǎn)實(shí)際可以用于工程設(shè)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(jī)械工業(yè)出版社J999321-340.術(shù)支持。歡迎訂閱《小氮肥廠非標(biāo)設(shè)備和余熱回收設(shè)備圖冊》本刊訊由化工部小合成氨設(shè)計技術(shù)中心站組織湖南化工設(shè)計院主編全國9個化工設(shè)計院參編中國煤化工元的《小氮肥廠非標(biāo)設(shè)備和余熱回收設(shè)備圖冊》下稱CNMHG《圖冊》)以《化工設(shè)計通訊》增刊形式出版發(fā)行《圖冊》為8開每套分上、下冊500余頁匯集了聯(lián)系人李金陽地址長沙市韶山中路398號裝置能力為1.5~4.0萬ta主要生產(chǎn)工段的各種非標(biāo)設(shè)備和余熱回收設(shè)備或單位設(shè)備的總圖約450份郵編:10007電話們731-560396013974864498