在石油化工生产过程中通常会产生有机挥发性气体,也就是VOCs(Volatile Organic Compounds),如不加以治理,会对环境造成污染,对人体健康造成威胁,不符合当下社会绿色发展的观念,不利于建设环境友好型社会。因此,如何高效治理VOCs成为当今社会必须重视的问题。吸附法是如今使用最广泛、最普遍方法之一,利用吸附法处理VOCs成本较低,吸附效果好,在吸附过程中不易生成副产物。针对吸附过程进行模拟优化对实际治理过程具有重要参考意义。稳态流程模拟软件Aspen Plus是目前通用的大型模拟软件,里面有大量模型可以适用于各种过程模拟,但其仍缺少部分单元操作模型,例如吸附过程。吸附过程是一个动态过程,目前没有合适的软件能够进行计算,本研究建立了吸附模型,并编写了软件,嵌入到了Aspen计算软件中,方便用户使用。本文针对吸附过程进行模拟优化工艺研究,原料为10000 Nm~3/h油漆厂废气。利用Aspen Plus中的User2模块,通过VBA语言编写了VOCs吸附模型,并对吸附器进行流场模拟。该吸附模型可通过用户设置床层、吸附剂、温度、压力、进料条件、Langmuir吸附等温线数据等参数,由传递方程计算得到VOCs出口浓度与时间的关系,即穿透曲线。在VOCs吸附处理工艺中,将该模型的床层高度设定为10 m,直径为1.35 m,计算得到吸附结果,吸附5天后,床层出口VOCs组分的浓度分别为:对二甲苯48 ppm、甲醛28 ppm、甲苯7 ppm、苯3 ppm,根据国家废气排放标准,已符合排放要求。吸附效率分别为:对二甲苯98.2%,甲醛82.3%,甲苯95.9%,苯95.7%。因此,在推荐的设备参数条件下,设定该工艺的吸附操作周期为5天。油漆厂的废气温度较高,一般为250℃,而吸附要在25℃条件下进行,因此在吸附前需要加换热器进行降温。针对本工艺中的换热器——板式换热器,本文利用了C#语言,在Visual Studio开发环境中开发了板式换热器通用设计软件。本工艺中将250℃的废气温度降低为25℃,经过所设计的板式换热器计算得到:换热板通道数为8、总换热面积1063.1 m~2、总传热系数560.2 W/(m~2·K)、压降48.2kPa。为了寻求更好的吸附效果,找到更合适的吸附参数,本文针对VOCs吸附器,利用流场模拟软件Fluent,以粒径作为变量,对速度场和压力场进行了优化。由模拟结果得知,吸附剂粒径为2 mm时,气体流动最为均匀,且在吸附器顶部设置分布器可以有效改善吸附器气体分布不均的问题,提高吸附效率,此条件下平均流速约为0.28 m/s。