船用烟气脱硫塔喷淋系统数值模拟研究

喷淋系统是船用烟气脱硫塔主要功能构件,喷淋系统参数喷淋锥角、喷淋流速和喷淋流量对船用烟气脱硫塔烟气流场均匀程度影响大,影响过程复杂。以某型号船用烟气脱硫塔为基础模型,采用Design Expert软件中BBD实验方法设计了基于喷淋系统参数喷淋锥角、喷淋流速和喷淋流量的三因素三水平共17组试验,以多个截面烟气速度标准偏差平均值为评判依据对塔内烟气流动均匀性进行评判。采用ANSYS自带软件SCDM建立了船用烟气脱硫塔三维实体模型,采用Fluent meshing进行了模型网格划分,采用计算流体动力学商业软件Fluent对试验进行模拟计算。应用Design Expert软件对17组试验结果进行二次回归分析,应用Matlab遗传算法工具箱对二次回归分析得到的目标函数关系式求解,得到各截面流速标准偏差平均值最小时喷淋流速、喷淋锥角、喷淋流量的对应值,再次应用Fluent软件对优化结果进行了验证,可靠度达97.40%。

大型循环水凉水塔内部空气流场数值模拟及优化研究

通过对某石油化工企业循环冷却水系统凉水塔内部轴流风机流场进行数值模拟研究,掌握凉水塔内部空气流场的紊流程度对轴流风机流量、全压和轴功率的影响规律。根据现场测绘数据建立基于Mixture的凉水塔内部空气流场三维紊流流体动力学模型,通过对实际运行数据与CFD数值模拟结果的比较分析,验证了所建模型的正确性。通过增加导流罩对凉水塔内部空气流场结构进行优化设计,降低了凉水塔内部空气流场的紊流程度,在轴流风机流量、全压基本不变(不牺牲轴流风机冷却能力)的情况下,实现了降低轴流风机轴功率,提高风机运行稳定性的目的。

气体流量和喷嘴直径对鼓泡塔内气泡大小和形状分布的影响

通过高速摄影结合图像处理算法,研究气体流量和喷嘴直径对气泡尺寸和纵横比分布的影响。结果表明,在所有喷嘴直径下,气泡当量直径的概率密度呈现双峰分布,其中第一个峰值接近直径为1.5~2 mm的小气泡区域,另一个峰值位于较大的气泡区域。将气体流量从0.1 L/min增加到0.2 L/min会导致大气泡的概率密度更高,表明气泡聚并现象普遍存在。当气体流量增加至1.2L/min时,峰值对应的气泡直径变小,并且气泡破裂占主导地位。对于直径为1~2 mm的气泡,形状受气体流量的影响较小,而3~9 mm的气泡在所有气体流量下气泡纵横比概率密度分布的峰值均位于纵横比E=0.5处。Iguchi和Chihara提出的模型能更好地预测气泡脱离直径随气体流量的增大的变化。

循环精馏技术研究进展

在“碳中和”“碳达峰”的战略目标下,过程强化是实现绿色生产的关键技术之一。循环精馏作为一种基于过程强化理论的新型精馏技术,通过采用特定塔内构件和控制方案而改变传统精馏塔内气相和液相的流动方式,实现气液两相分别呈周期性独立运动SPM的操作模式。循环精馏技术理论上可实现塔内液相返混为零,使分离推动力最大化,具有处理能力大、能耗低及分离性能好等优点。相较传统精馏操作,循环精馏技术可使单板效率提高到140%~300%,能耗降低20%~30%。本文针对循环精馏技术的研究背景、工作原理、工业应用、两种专用塔板(Maleta塔板和COPS塔板)以及循环精馏技术在隔板塔和反应精馏等过程强化技术中的应用进行了综合论述。论文对循环精馏技术的控制方法和内构件研究中存在的问题进行了总结,并对循环精馏技术的发展方向和前景进行了展望。

标准椭圆封头式液体再分布器的设计与优化

【目的】液体再分布器大都针对气液固共存体系优化设计,但在盐湖卤水吸附提锂工艺中,吸附塔属于液固体系,有必要研究开发新型液体再分布器与此特殊工况适配。【方法】提出了一种新型标准椭圆封头式液体再分布器,利用椭圆曲面实现集流,利用中心圆孔与环缝组合结构实现中心区域液体再均布。【结果】计算流体力学分析结果表明,在椭球中心沿直径向外100mm、200mm、290mm位置排布尺寸为7mm的3条环缝,液体均布效果最佳。【结论】相比现有液体再分布器完全截断壁流的结构方案,仅减小壁流的通流面积,利用椭球曲面将其导引至主流区外侧,可以解决因壁面粘性造成的近壁区域液体流量远低于中心的问题,实现液体充分均布。

反应精馏塔制备硅烷多目标优化研究

以年总操作费用(TAC)、CO_(2)排放量(GEC)和精馏塔热力学效率(η)为目标,提出了基于粒子群算法(PSO)的优化方法,并将该方法应用于三氯氢硅(SiHCl_(3),TCS)歧化制取硅烷(SiH_(4),MS)反应精馏塔的优化设计。在Aspen Plus V7中建立流程进行模拟,使用平衡级模型,对RD-2IC(带有2个中间冷凝器的反应精馏塔)和高压分离塔的双塔构型建立稳态模型,考察了塔压、塔板数、回流比、进料位置、反应段持液量和中间冷凝器气相分率等影响因素,初步确定了各参数的最优值,为进一步深度优化提供了初值和可行域。结果表明,与单因素灵敏度分析结果相比,PSO算法优化后的TAC节省了54.50%、GEC减少了38.13%、η提高了22.55%。

冷却塔冷却技术的应用与优化

冷却塔冷却是指利用冷却塔来散去生产或生活中产生的废热,从而降低循环水温的技术。与其他制冷方式相比,具有制冷效果好、耐腐蚀、成本低等优势。基于近年来国内外文献分析,主要从冷却塔冷却的应用及性能优化两方面进行阐述。对冷却塔在工业冷却和建筑供冷方面的应用及相关研究进行了归纳分析,并对其在碳捕集和余热回收方面的应用进行了拓展分析。在性能优化方面,总结了包括模型优化、结构优化和运行优化三个方向的诸多方法,重点讨论了该技术在当前研究与应用中依旧面临的挑战,并指出了未来的发展方向,助力于冷却塔系统高效、绿色和稳定运行。

组合式降液管塔板的流体力学性能研究及其流场CFD模拟

开发了一种液相处理能力大、结构简单且安装方便的组合式降液管塔板,可在不动火的前提下对常规双溢流塔板进行扩能改造。以空气和水为物系,在内径1219 mm的有机玻璃塔内,研究了组合式降液管塔板的流体力学性能。对塔板上液相流场的流体流动特性进行了计算流体力学(CFD)模拟,并将模拟结果与常规双溢流塔板进行对比。实验结果表明,相较于常规双溢流塔板,组合式降液管塔板的湿板压降低5%~25%、干板压降低20%~30%,而漏液率略高;在大液相负荷下,组合式降液管塔板的雾沫夹带率明显低于常规双溢流塔板。CFD模拟结果显示,组合式降液管塔板上液相流场比常规双溢流塔板更均匀,在扩大处理能力的同时不会影响塔板效率。

基于Simulink的压力流量串级均匀控制系统建模与仿真

本文对精馏塔塔顶端部分的压力和流量控制进行了系统的研究。首先基于Simulink平台建立了有干扰的压力流量串级均匀控制系统的线性数学模型,仿真结果表明:所建模型能较好地模拟实际系统;当被控对象为纯滞后或一阶惯性环节且其参数变化范围较大时,该建模方法是正确的;系统具有良好的抗扰动性能。其次对典型阶跃输入信号下系统的动态响应与静态响应的性能进行测试,采用经验整定法对PI控制器参数进行调整,通过调整系统控制器参数提高了系统的综合性能。最后针对系统主、副回路控制器整定之前和之后的系统输出响应进行了比较,整定后的输出动态性能与静态性能都有所改善,在有干扰的情况下,系统的输出也能获得较平稳的响应曲线。

EHA+二甘醇二甲醚贫水吸收剂在填充塔中捕获低分压CO_(2)

烧杯实验结果表明,在二氧化碳(CO_(2))吸收和解吸特性方面,贫水型2-乙基己胺(EHA)+二甘醇二甲醚吸收剂比商用水基乙醇胺(MEA)吸收剂更具优势。验证塔式设施中的CO_(2)捕获特性对吸收剂的开发至关重要。本研究建立了中试填料塔,以Dg16型聚丙烯阶梯环为填料,测试了EHA+二甘醇二甲醚贫水吸收剂对低分压CO_(2)的捕集效率和传质性能,并阐明了气液比、CO_(2)分压和填料高度对捕集性能的影响。结果表明:填料塔内EHA+二甘醇二甲醚贫水吸收剂对CO_(2)的吸收以液相传质为主;与30%(w)的MEA水溶液相比,无水EHA+二甘醇二甲醚具有更高的CO_(2)捕获效率和总体积传质系数。

逆流型急冷塔温度场分析及结构参数优化

基于温度均匀性指标对逆流型急冷塔在不同操作条件下的温度场模拟分析计算,对塔体的结构参数进行优化,获得塔体的最优内径和内壁表面积,为急冷塔的工程设计提供参考。

甲醇水分离塔在线清洗研究

针对低温甲醇洗装置粗煤气中含有煤粉、煤焦油等物质,在甲醇水分离塔塔盘、再沸器表面附着,造成甲醇水分离塔分离效果下降的问题,分析了产生的原因,采取了三种切实可行的在线清洗措施,避免了低温甲醇洗及后系统降负荷,实现装置连续运行639d,为同行业、同类装置长周期运行,提供参考与借鉴。

急冷塔喷雾蒸发过程模拟及喷嘴流量配比研究

基于危险区域占比和出口温度均匀性这两个指标,对急冷塔内的喷嘴流量配比进行了优化研究;并通过改变喷雾粒径和锥角,得到不同工况下的流量配比系数。结果表明:逆流喷射时,配比从10%~100%变化,危险区域占比呈现出先增大后减小并逐渐稳定的趋势;配比40%时,危险区域占比达到峰值,且该峰值会随喷雾粒径和锥角的增大而增大;配比超过70%时,危险区域占比基本降至5%以下,此时受喷雾参数的影响较小。当喷雾粒径较大或锥角较小时,会影响出口温度的均匀性。当流量配比处于70%~90%,5种工况下的评价系数均处于90%以上。

甲醇洗涤塔拦液原因分析及改造

针对酸性气体脱除工序甲醇洗涤塔C15201拦液的现象,提出了拦液问题的解决方案,通过解决方案的实施,提升了甲醇产量,实现达标达产目标,并产生了较好的经济效益。

大型二甲苯塔悬挂式降液管塔板的工业应用

利用Aspen Plus模拟软件对应用于芳烃装置二甲苯塔的大型悬挂式降液管塔板分离性能和塔板效率进行了计算,并进一步结合塔内气液相负荷的模拟计算结果逐段分析了影响塔板效率的因素。模拟结果显示:在83.4%总进料负荷条件下,全塔板效率可达到72.0%;在97.5%进料负荷条件下,实际塔内气相负荷超过设计值的110%,液相负荷为设计值的113%~135%,全塔板效率仍然可达75.2%。悬挂式降液管塔板效率与塔板上液体分布均匀程度密切相关,后者主要受到进料分配器对液体的初分布均匀度以及塔板受液区导流作用的影响。较低液相负荷条件下,精馏塔上段塔板效率容易受到液相分布不均匀影响,导致局部的塔板效率降低。

低温甲醇洗新型高效塔板降低硫含量的应用

某公司二甲醚分厂低温甲醇洗H_(2)S吸收塔使用的新型浮阀塔盘脱硫效率低下,影响硫的吸收。通过应用新型高效双层垂直筛板(DVST),提高脱硫效率,降低硫含量,增加甲醇产量。塔顶气相出口中H_(2)S含量从1.60 mg/kg降低到0.15 mg/kg以内,达到预期目标。

乙苯/苯乙烯分离塔塔釜聚堵的原因分析及对策

对乙苯/苯乙烯分离塔塔釜聚堵的原因进行分析,提出相应的改进措施,通过技术改造及有效合理地利用阻聚剂解决了乙苯/苯乙烯分离塔塔釜聚堵的难题,稳定了苯乙烯精馏系统的生产。

危废焚烧装置冷却洗涤塔装置改造及应用

危险废物焚烧装置产生的烟气中含大量的HCl、HF、NO_(x)、SO_(2)等酸性气体需要进行烟气脱酸,湿法脱酸系统中冷却洗涤塔因材质的选择不同,对正常生产运行产生较大影响,文章对某公司湿法脱酸系统中洗涤冷却塔改造,使洗涤冷却塔预计使用寿命可从4个月提升至8年,并且使用寿命内不发生设备本体泄漏情况。

优化分馏塔的热负荷

各操作塔在高负荷下连续运行,随着设备老化,发现当初设计参数已经不适合现有生产要求,容易造成产品质量不合格。因此优化系统操作,降低操作塔的热负荷对提高生产效益、推动高质量发展有着重要意义。本文以某公司EO/EG装置(SD工艺)C-310作为蓝本,采用单一变量法,在满足正常工艺的条件下,通过改变直接蒸汽和间接蒸汽加入量、吸收水流量、回流量和进料温度降低灵敏板温度,降低了C-310的热负荷,并通过采样分析各产品质量,最终确立了合理的改造方案,使资源有效利用。

丁二烯炔烃水洗塔堵塞原因分析与对策

主要分析了造成乙腈法丁二烯抽提装置炔烃水洗塔塔盘堵塞的原因,采取相应的措施后,使其恢复正常,为同类装置遇到相似问题提供了解决思路。