一种用于天然气脱硫设备的模拟方法技术

本发明专利技术公开了一种用于天然气脱硫设备的模拟方法，该方法包括：S1、建立三维坐标系，并根据结构参数建立三维模型；S2、基于三维模型，根据气体输送的涡流扩散原理和气体导流表层阻力摩擦原理，建立气体扩散模型；S3、基于选择性透过原理，建立经首次过滤改善后的气体流量函数；S4、根据气体扩散原理，获得气体动力损失系数；S5、根据过滤膜微孔虹吸机制和气液接触的溶解特性，建立通过二次气体过滤后流出气体流量的时间函数。本发明专利技术优点在于，结合模拟方法获得结论指导相应生产参数设定，可以提高工业生产效率，降低能耗。降低能耗。降低能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种用于天然气脱硫设备的模拟方法


[0001]本专利技术涉及天然气脱硫
，具体涉及一种用于天然气脱硫设备的模拟方法。

技术介绍

[0002]天然气作为优质的燃料和重要的化工原料，其应用越来越引起人们的重视，加快天然气工业的发展已经成为当今世界的趋势。但是约30％的天然气中含有硫，硫化氢有剧毒与强腐蚀性，不仅会污染环境，而且在传输的过程中会腐蚀管道和装置，因此必须对天然气进行脱除硫化氢的处理。
[0003]目前天然气脱硫工艺众多，主要有湿法和干法两大类。传统脱硫技术都存在某些不足：湿法中富液再生一直是难题，不仅会消耗较多热量，也会产生降解产物；干法中吸附剂的脱硫条件较严格，且再生困难，可循环使用的次数较少。一些新方法，如离子液体脱硫以及臭氧氧化法等，也因部分技术问题近期内难以推广。膜法天然气脱硫因能耗低、污染少且易与传统工艺组合等优点受到研究者的关注。随着制膜工艺的完善和新型膜材料的出现，膜法天然气除硫技术将成为传统工艺强有力的竞争对手。
[0004]目前已经提出了一种用于天然气脱除硫化氢的膜系统结构，其具有较高的脱硫效率，有利于生产成本的降低。由于该系统的设计参数和控制参数较多，为了更好的提高工业生产效率，降低能耗和提高产量，需要对该设备系统进行模拟研究。
[0005]综上所述，需要提供一种针对特定的用于天然气脱除硫化氢的膜系统结构进行模拟研究的模拟方法，从而进一步提高工业生产效率，降低能耗和提高产量。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是：需要提供一种针对特定的用于天然气脱除硫化氢的膜系统结构进行模拟研究的模拟方法，从而进一步提高工业生产效率，降低能耗和提高产量。
[0007]本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是：
[0008]一种用于天然气脱硫设备的模拟方法，所述天然气脱硫设备包括第一次气体过滤通道、第二次气体过滤通道；所述第一次气体过滤通道设置有选择透过膜，所述第二次气体过滤通道设置有吸收膜；
[0009]方法包括：
[0010]S1、建立三维坐标系，并根据所述第一次过滤气体通道的结构参数建立三维模型；
[0011]S2、基于第一次过滤气体通道的三维模型，根据气体输送的涡流扩散原理和气体导流表层阻力摩擦原理，建立气体扩散模型；
[0012]S3、基于选择性透过原理，建立经由所述选择透过膜首次过滤改善后的气体流量函数；
[0013]S4、根据气体扩散原理，获得从所述第一次过滤气体通道的出口到所述吸收膜之
间的气体动力损失系数；
[0014]S5、根据过滤膜微孔虹吸机制和气液接触的溶解特性，建立通过所述第二次气体过滤通道后流出产品气输出管的气体流量的时间函数。
[0015]进一步，所述第一次气体过滤通道为直管结构，并与所述天然气脱硫设备的进气管、排气管平行。
[0016]更进一步，所述S1中三维坐标系建立具体步骤为：以所述第一次气体过滤通道的轴线为Z轴；以进气、排气管共同所在的平面内第一次气体过滤通道沿长度方向的1/2处横向切线为X轴；以进气管、排气管共同所在的平面垂直的平面内第一次气体过滤通道沿长度方向的1/2处横向切线为Y轴，三条轴线相交处为0点建立坐标。
[0017]进一步，所述S2中还包括：首先根据气体输送的涡流扩散原理建立气体扩散基本模型：随后，引入气体导流表层阻力摩擦修正系数函数，结合基本模型和修正函数，建立修正后的气体扩散模型。
[0018]进一步，在所述S3中，所述选择透过膜为H2S选择透过膜，并设置于所述第一次气体过滤通道的周侧面。
[0019]更进一步，所述气体流量函数求解带入坐标点为所述第一次气体过滤通道末端中心点坐标。
[0020]进一步，在所述S4中，所述吸收膜为H2S吸收膜，并设置于所述第二次气体过滤通道的周侧面。
[0021]本专利技术具有如下优点：
[0022]本专利技术对两段膜处理装置提供的一种模拟方法，进一步提高工业生产效率，降低能耗和提高产量，通过模拟方法减少了人为设定参数的主观性，提高了工艺参数设置的客观性和科学性。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本专利技术的一个或几个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]附图中体现的相同结构分布位置及分布数量仅是为了便于描述本专利技术，而不是指示或暗示所指的结构必须具有特定的方位、分布数量，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0025]图1为本专利技术天然气脱除硫设备剖视图；
[0026]图2为本专利技术提供的模拟方法的流程图；
[0027]图3为本专利技术提供的模拟方法的验证实验图。
[0028]图中：
[0029]1‑
罐本体；2
‑
盖体；3
‑
管线集成；4
‑
气体通道；5
‑
气体导通桥；6
‑
通气芯管；7
‑
接触腔；8
‑
H2S选择透过膜；9
‑
H2S气体导出腔；10
‑
过滤隔板；11
‑
吸收膜；12
‑
吸收液腔；31
‑
原料气进气管；32
‑
H2S排气管；33
‑
产品气输气管；34
‑
富液排出管；35
‑
贫液流入管；41
‑
上段部分；42
‑
中段部分；43
‑
下段部分；51
‑
中空部分；52
‑
通气孔；61
‑
上部圆柱；62
‑
中部圆柱；63
‑
下部圆柱；621
‑
贯穿通孔；91
‑
导出空间；92
‑
气体排出槽；101
‑
气体二次过滤腔；102
‑
过滤开槽；。
具体实施方式
[0030]为使本专利技术的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的说明。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用一方便、清晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。
[0031]为了更好的理解本专利技术提供的模拟方法，具体实施例以一种两段膜天然气脱硫处理设备为例进行说明，首先介绍用于天然气脱除硫化氢的膜系统结构。如图1所示，用于天然气脱除硫化氢的膜系统结构包括罐本体1、盖体2以及原料气进气管31、H2S排气管32、产品气输气管33、富液排出管34和贫液流入管35构成的管线集成3。
[0032]其中，罐本体1为上部具有开口的圆柱状筒体。在罐本体1的上部开口上密封覆盖有盖体2，该盖体2为大致圆盘状的形状，盖体2的下表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于天然气脱硫设备的模拟方法，其特征在于，所述天然气脱硫设备包括第一次气体过滤通道、第二次气体过滤通道；所述第一次气体过滤通道设置有选择透过膜，所述第二次气体过滤通道设置有吸收膜；方法包括：S1、建立三维坐标系，并根据所述第一次过滤气体通道的结构参数建立三维模型；S2、基于第一次过滤气体通道的三维模型，根据气体输送的涡流扩散原理和气体导流表层阻力摩擦原理，建立气体扩散模型；S3、基于选择性透过原理，建立经由所述选择透过膜首次过滤改善后的气体流量函数；S4、根据气体扩散原理，获得从所述第一次过滤气体通道的出口到所述吸收膜之间的气体动力损失系数；S5、根据过滤膜微孔虹吸机制和气液接触的溶解特性，建立通过所述第二次气体过滤通道后流出产品气输出管的气体流量的时间函数。2.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，所述第一次气体过滤通道为直管结构，并与所述天然气脱硫设备的进气管、排气管平行。3.根据权利要求2所述的模拟方法，其特征在于，所述S1中三维坐标...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵毅，罗辉，姚彬，叶帆，赵德银，周勇，刘文胜，钟荣强，刘冀宁，张倩，陈朝，黎志敏，姚丽蓉，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司西北油田分公司，
类型：发明
国别省市：