高压水洗沼气净化吸收塔的模拟研究.docxVIP

李 艳， 魏 淼， 贾红华， 郝 宁， 耿文华， 严 明， 韦 萍（南京工业大学 生物与制药工程学院，材料化学工程国家重点实验室， 江苏 南京 210009）摘 要： 运用 Aspen Plus 软件对沼气高压水洗净化工艺中的吸收塔进行了模拟计算。 选用 RadFrac 单元操作模型，采用 NRTL 热力学性质计算方法，对吸收塔的填料高度和吸收剂用量进行了初步设计，在一定操作条件下考 察了塔顶、塔底组成和塔内流量、温度及组成分布的情况、吸收过程中压强、吸收剂用量及吸收塔填料高度对净 化后生物甲烷纯度的影响。 模拟数据对实际应用具有指导意义。关键词： Aspen Plus； 沼气净化； 高压水洗； 吸收塔； 模拟中图分类号： TK6； S216.4文献标志码： A文章编号： 1671-5292（2011）05-0071-04Aspen Plus simulation on high pressure water scrubbingabsorber for biogas purifyingLI Yan， WEI Miao， JIA Hong-hua， HAO Ning， GENG Wen-hua， YAN Ming， WEI Ping（State Key Laboratory of Materials-Oriented Chemical Engineering ，College of Biotechnology and PharmaceuticalEngineering，Nanjing University of Technology，Nanjing 210009， China）Abstract： Aspen Plus has been used to simulate the high pressure water scrubbing absorption pro-cess for biogas purifying by using the RadFrac unit operation model and the NRTL thermodynamic model. Packed height and absorbent dosage for the packed absorber were preliminarily designed. Under the certain operating conditions, the effect of the components at the top and bottom 、 flow rate、 temperatures、compositions distribution、pressure in the absorber, absorbent dosage and the packed height on the purified methane were investigated. The simulation data are instructive to the practical applications.Key words： Aspen Plus； biogas purifying； high pressure water scrubbing； absorber； simulation生物甲烷是一种优质的可再生能源，一般指微生物厌氧发酵农作物秸秆、粪便、城市生活垃圾 等低劣生物质产生的沼气， 通过净化， 脱除大量 CO2、 少量 H2S 和 H2O 而得到的甲烷含量在 90% 以上的产物。 它和压缩天然气的甲烷含量相当， 可通过管道输送或压缩 ， 用于生活燃料和车用 燃 料 ， 还可以用于发电 ， 进 行 热 电 联 产 ， 是 替 代 汽油、天然气、石油液化气和煤炭最好的生物质能源[1]~[3]。 与传统沼气不同的是，它便于贮运，可远距 离和流动使用（ 车用）， 大大提高了其应用价值 。 与化石能源相比，它能极大地降低温室气体排放。欧盟、 美国等发达国家越来越青睐于发展低劣生物质生产甲烷，并已在发酵技术、气体净化、储存、 输送等方面奠定了良好的工作基础。 尽管我国的 沼气产业发展比较早， 但与国外相比还有较大差 距，并且尚未形成规模化的生物甲烷产业[4]。沼气净化是从沼气发酵到 CH4 制造的关键环节。沼气通常含有 55%～70%的 CH4，30%～45%的 CO2。 根据原料来源的不同，沼气中还可能含有微量的 N2、H2S、 氨和卤化物等[5]。 沼气通过净化 后，即得到高热值、低污染的生物甲烷。目前，沼气 净化工艺有化学吸收、高压水洗、变压吸附、低温收稿日期： 2010-06-