甲醇污水减压热泵精馏回收工艺优化分析.docx

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甲醇污水减压热泵精馏回收工艺优化分析

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摘要：甲醇污水对于生态环境有着鲜明的负面影响，也会对人体产生危害，目前对于甲醇污水的处理主要依靠减压热泵精馏方法进行，但是整个工艺仍然存在提高空间，本文主要是通过对上述工艺流程进行模拟，然后应用Rose釜以及循环测定方法对污水处理的气液相数据进行记录，之后，应用AspenProperties7．2对数据进行检测、统计与分析，通过数据回归研究，得出甲醇污水中，甲醇含量以及各类塔板数量等内容，这些都是工艺流程改进的主要依据。本文研究结果基本可以总结为以下内容：甲醇污水所具有的气液相参数具有鲜明的特殊性，与二元甲醇-水相比，差异明显。在数据回归分析中，最终得出的交互性参数正确性将会应用热力学方法进行验证，据检测，数据回归参量0.2036，回归结果为将为0.9740。为保证甲醇污水处理质量达标，研究认为污水处理过程中涉及到的T-101甲醇质量分数应该在11％以上，而塔板数量应该保持在14，压强应该控制在35kpa。

关键词：甲醇污水；减压热泵精馏；气液相；回归分析；工艺

1引言

天然气是现阶段居民生活以及工业生产中应用十分广泛的一种资源，该类物质资源在开采过程中，因为本身化学特点，所以十分容易与游离水反应，进而产生天然水合物，该类物质将在运输过程中，将会对运输管道造成破坏，其中最为常见的问题便是腐蚀。甲醇作为一种常用化学药剂，在水合物的管理中，可以起到很好的抑制作用，二者之间的反应可以降低水合物化学势，进而保证水合物稳定、性质稳定正常。但是立足于甲醇本身而言，该物质同样具有毒性，在空气的作用下，渗透到人体呼吸道以及肠胃，对人体健康产生影响。鉴于此，为保证天然气应用质量，降低其中有害物体对于人体的危害，就需要对甲醇污水进行处理，通常情况下采用的方法为再生回收。就我国甲醇污水处理基本情况而言，常用的处理方法可以分为单、双、三、四塔精馏法等几种，但是无论是何种处理方法都是通过精馏达到处理目的。而所谓的精馏处理方法主要是依靠甲醇与水之间的不同挥发特征完成污水净化，其中将会涉及到汽化以及冷凝步骤。在处理过程中，因为甲醇污水本身会具有腐蚀性，并且还会还有较高的浊度，因此久而久之会对精馏设备造成损害，进而影响处理效率。因此，对甲醇污水减压热泵精馏回收工艺优化分析有着鲜明现实意义。

2甲醇污水汽液相平衡测定

从甲醇污水的处理流程角度而言，污水在进入精馏塔之前将会进行氧化、凝絮以及沉淀等过程，最终将污水中的固体物质以及悬浮物处理干净，但是却无法处理污水中的有机杂质，这些杂质将会对污水的气液相平衡产生影响。所以，本文应用改进之后的Rose釜的循环法完成气液相平衡数据检测。

首先，将30mL的甲醇污水加入到Rose釜当中，并且对甲醇污水进行加热处理，直到污水开始沸腾。之后，保证平衡室温度恒定，时间为15分钟。其次，应用进样器对现存的气相、液相物质进行采取，并进行色谱分析。最终检测结果表明，水体系与污水体系存在鲜明的温度变化差异，其中污水体系温度上升，产生此种现象的主要原因是有机杂物的影响，并且检测结果还表明，污水体系的沸点更高，但是并不明显。

3交互作用参数回归关联

结合上述分析结果可以发现，甲醇污水这一非电解质水体具有鲜明的特殊性，所以本文之后将会借助NRTL-RK模型完成污水体系的平衡数据交互作用的参数回归分析以及热力学一致性检测。

NRTL-RK模型的基础表达式可以展示为：

其中：

最终确定，γi所表示的是液相活度系数；xi表示的则是摩尔系数；Gij为相互作用能；Tij为作用参数；αij为特征函数。其余的aij、aji以及bij、bji等则是有序将参数。最终检测结果证明，水体系的回归参量以及结果分别为0.1311和1.0892；污水体系的数据回归参量0.2036，回归结果为将为0.9740，达到后续精度标准。

4甲醇污水减压热泵精馏模拟

在预处理借宿之后，甲醇污水将会进入到精馏塔当中进行深度处理的，具体流程如图1所示。其中T-101、C-101、E-101、V-101分别表示精馏塔、压缩机、再沸器以及气液分离罐。

图1甲醇污水减压热泵精馏模拟流程

3.1质量分数与压缩机功耗

在精馏塔塔板数量为13、系统内部压强为70kpa时，对污水甲醇质量分数进行控制，设定进入到精馏塔的污水质量分数分别为5、7、9、11、13、15（％），最终得出质量分数与压缩机能耗之间的关系。如图2所示。

图2甲醇质量分数与压缩机能耗

通过上述条形统计图可以发现，当甲醇质量分数在5~11％时，系统压缩机能耗逐渐降低，而在11~15％阶段，压缩机能耗下降趋势平缓，所以质量分数为11％是压缩机能耗的分水岭。污水处理时，应该保证污水甲醇质量分数大于1