渣油气化工艺流程模拟与优化

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1、学兔兔www.xuetutu.com12CHEMICALENGINEERINGDESIGN化工设计2014，24(3)渣油气化工艺流程模拟与优化赵柄国惠生工程(中国)有限公司北京100102摘要利用工艺流程模拟软件ProII对国内某厂的渣油气化工艺进行模拟，将渣油气化过程分解为燃烧反应区和二次反应区，建立渣油气化过程的热力学反应模型，模拟计算结果并与设计值、生产测量值相比，误差在可接受的正常范围内，说明本模型可用于渣油气化模拟。使用本模型通过模拟计算考察渣油气化工艺中氧油比、蒸汽油比对气化温度、粗煤气组成的影响，给出优化后的建议操作参数。关键词渣油气化流程模拟渣油部分氧化制合成气的代表性技术主

2、要有回收工艺水氧气糖I合成气Shell工艺和GE工艺⋯，随着渣油深加工技术文丘里工艺凝液高压饱和蒸汽洗涤器和煤气化技术的发展，渣油气化制合成气受到挑高压凝液战-4-6】，但是目前国内仍有部分炼厂使用渣油气化i卉油低压饱和蒸汽制氢气和一氧化碳技术J。巾压锅炉给d。。。‘——一国内最早对渣油气化技术进行研究的于遵宏低压凝液等人-8。。，提出了射流区、回流区与管流区的三排污J锅炉圣f}水预热器区流动模型和燃烧区、二次反应区、回流反应区图1渣油气化工艺流程简图的三区反应模型，为渣油气化炉的模拟奠定了理个通道，在气化炉内与渣油蒸汽的混合物发生部论基础。汪静等⋯人在于遵宏提出的三区反应模分氧化反应生成高温

3、粗煤气。高温粗煤气首先进型基础上利用HYSIM对某化肥厂的重油气化工艺中压废锅产生4．9MPa(G)的饱和蒸汽，粗煤气进行了流程模拟，并对工艺参数进行了优化。于被冷却到300oC，再进文丘里洗涤器和洗涤塔除去遵宏等人提出的三区反应模型中回流反应区和二粗煤气中的碳黑，粗煤气被激冷至饱和，出洗涤次反应区发生的都是二次气化反应，区别在于二塔至界区，洗涤塔底部的黑水一部分循环进文丘者的停留时间不同，而这并不影响反应热力学的里洗涤器，一部分与中压锅炉给水换热，回收热研究，因此本文在三区反应模型基础上进行了合量后去水处理单元。理的简化，将回流反应区与二次反应区合并为二次反应区，利用ProII建立渣油气化反

4、应热力学模2渣油气化的工艺流程模拟型，忽略了反应动力学过程的影响，只考虑终态2．1ProII模拟工艺流程建立的气体平衡组成，并利用本模型考察了氧油比、蒸汽油比对粗煤气组成和气化反应温度的影响根据图1所示的工艺流程，在ProII中需用到趋势。的流程模拟模块包括泵、简单换热器、混合器、转化反应器、吉布斯反应器、平衡反应器、精馏1渣油气化的工艺流程塔。在整个流程模拟中最核心的是渣油气化的反渣油气化的工艺流程见图1。应过程模拟。渣油气化模拟的数学模型可分为热来自界区的渣油经泵加压至4．2MPa(G)后，力学模型和动力学模型两类，本文采用热力学模进渣油预热器预热至232~C，与4．3MPa(G)、型。渣

5、油气化反应在气化炉内可分为燃烧反应区418~C的过热蒸汽进行混合后一起进工艺喷嘴，来和二次反应区，在燃烧反应区，从工艺喷嘴喷出自界区的4．15MPa(G)氧气则进工艺喷嘴的另一的渣油和氧气在高温下立即发生燃烧反应，形成·赵柄国：注册化工工程师。2006年毕业于北京化工大学化学工程专业。现从事煤化工工艺研发与设计工作。联系方式：(010)84784788—1721，Email：zhaobingguo@wlson．tomo学兔兔www.xuetutu.com赵柄国渣油气化工艺流程模拟与优化13火焰并放出大量的热量，直至进料的氧气消耗完吉布斯自由能；n为固相组分的摩尔数；nj为流全，整个气化反应的热

6、量主要由燃烧反应区提供，体组分的摩尔数。部分渣油在高温下发生热解反应，裂解成低碳烃吉布斯反应器描述的是一个理想的平衡状态，和碳黑，渣油与氧气的燃烧反应是一个快速不可适合计算多组分多相的化学反应平衡，但是反应逆的反应，本模型选择PROII中的转化反应器模物在气化炉内的停留时间有限，二次反应过程无拟渣油与氧气的燃烧过程，转化反应器按照给定法达到理想的反应平衡，需要对吉布斯反应器的的转化率计算化学反应的物料平衡和热平衡，假计算结果进行适当修正，本模型利用平衡反应器设氧气消耗完全，渣油中的s和N分别生成HS中的平衡温距来描述二次反应未达到反应平衡的和N：，渣油热解反应产生的低碳烃为CH，渣油状态，最终

7、模拟出气化炉出口的粗煤气组成。热解反应完全，按照上述假设，渣油气化的燃烧平衡反应器的原理是针对特定的反应，其反过程用反应方程式(1)和(2)表达。应物与生成物达到平衡，通过反应平衡常数计算最终的产物组成，平衡反应中可以设置平衡温距，CxH，SN+(x+}一号)0z—用于描述反应距离达到平衡的程度，ProlI中的平xCO：+(号一z)H20+zHzSnNz(1)衡反应器中内置了变换反应和甲烷化反应的