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化工过程模拟计算的准确性和精确度的提高不仅对于流程设计、生产指导具有重要的意义,对减少实验消耗、消除安全隐患也是十分必要的。HYSYS是当今应用最为广泛的化工模拟软件之一,它具有操作简单、功能强大、模拟精确等优点,是模拟复杂化工过程的重要工具。 但现存HYSYS中的气体膜分离模拟板块仍存在着很多问题,如无法改变渗透侧的压力,以及无法针对不同流型进行计算等,这就限制了HYSYS在实际膜分离过程设计中的应用。针对这些问题,本文对工业中常用的平板式、螺旋卷式和中空纤维式三种膜分离器的数学模型进行改进并嵌入HYSYS模拟计算系统中,在HYSYS内嵌的气体膜分离模块中引入渗透侧压力,建立了一个可以改变渗透侧压力且适用于不同类型膜分离器的HYSYS模拟计算系统,通过与现场实际运行结果的对比,表明本论文的研究工作有效地提高了HYSYS中的气体膜分离模拟板块模拟计算的精度,拓宽了其应用范围,使软件更好地应用气体膜分离的模拟计算。 本文的主要研究工作如下: (1)对HYSYS自带的膜分离单元进行研究,通过模拟膜分离油气回收系统对其优缺点进行了研究。 (2)针对平板式膜分离器建立了数学模型,并对模型进行求解,然后用实验数据对所得结果进行试验验证。再对数学模型进行合理的简化,将简化结果嵌入HYSYS化工模拟计算系统中,并对氧氮分离进行了模拟计算。 (3)对螺旋卷式膜分离器建立了数学模型,并对模型进行求解,然后用文献中的数据对所得结果进行验证。再对数学模型进行合理的简化,将简化结果嵌入HYSYS化工模拟计算系统中,并对多组分有机气体分离进行了模拟计算。 (4)对中空纤维式膜分离器建立了数学模型,并将其嵌入HYSYS化工模拟计算系统中。成功地使用该系统对中石油辽阳化工公司炼厂气2000Nm~3/h炼厂气膜法氢回收项目进行了设计,该项目开车成功,证明了该模拟系统的有效性。采集现场运行数据与模拟计算结果基本吻合,证明了改进的HYSYS膜分离模块适合于气体膜分离的模拟计算。 总之,本文对HYSYS模拟计算系统用于膜分离过程进行了改进,为设计流程中对膜组件的性能计算分析提供了理论依据,免去了繁琐的实验,且大大降低了设计新工艺流程的技术危险性,是有效的膜分离模拟软件。