aspenplus软件应用于煤气化的模拟

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1、上海化

2、上V01．31No．8ShanghaiChemicalIndustryAug．2006AspenPlus软件应用于煤气化的模拟林立上海焦化有限公司(上海200241)摘要用AspenPlus软件对煤气化过程进行模拟，同时考察操作条件的改变对煤气化性能的影响。计算时假定煤气化反应分成两部分：煤的热裂解和气化炉内进行的一系列化学反应。用CPD模型预测煤热裂解的产物分布，并假定所有反应遵循Gibbs自由能最小的原理。计算结果与气流床的煤气化反应结果比较符合。关键词煤气化CPD模型AspenPlus中图分类号TQ546谢尔炉以干煤粉进料，纯氧作气化剂，液态排0前言渣。干煤粉由少量的氮

3、气(或二氧化碳)吹入气化炉。煤气化技术是实现煤清洁利用最有效的途径。气化火焰中心温度随煤种不同约在1600—2200℃以煤气化为基础的能源及化工系统已成为世界范围之间，煤气温度约为14001700℃之间。气化炉燃内高效、清洁、经济地利用煤炭资源的热点技术。煤烧段产生的高温熔渣往下流入激冷室进行激冷，炉气化是用气化剂将煤中的可燃物最大限度地转变为渣经破渣机破碎后流入渣收集器。气化炉煤气采用气体产物，同传统的直接燃烧相比，煤气化提高了煤冷煤气循环冷却，使出炉煤气温度降至900℃左右，的利用率，降低了污染物的排放。回收的热量用以产生蒸汽。气化炉煤气中飞灰含量模拟计算是理解化工过程的有用工具

4、。通过计较高，且含有大量未转化的炭粒，飞灰经捕集后，循算，可以对整个煤气化过程进行分析，寻找最优操作环返回至气化炉进行再气化。谢尔炉炭的转化率很点，提高整个过程的热效率，达到过程优化的目的；高，可达99％以上。可以辅助设计以及解释说明实验数据；还可以预测2气化机理合成气的组成和污染物的排放。相对于煤燃烧而言，煤气化的数学模拟还是一个比较新的课题，煤颗粒气流床气化过程实际上是煤炭在高温下的多相的化学反应、煤灰的沉积等方面还存在许多不确定热化学反应过程，反应过程极为复杂，可能进行的化性，计算时需作多种假设，进行简化处理。随着环境学反应很多，可概括如下：问题和能源问题的日益突出，煤气化技术

5、引起了越(1)粉煤的干燥、裂解及挥发物的燃烧气化来越多的关注，煤气化过程模拟技术的研究也得到由于气流床气化反应温度很高，煤粉受热速度了国内外许多研究人员的重视。极快，可以认为煤粉中的残余水分瞬间快速蒸发，同煤的气化方法有多种，相应的气化炉也有多种。时陕速脱除挥发分，生成半焦和气体产物(co、H：、根据原料在炉内的状态可将气化炉分为固定床、流CO：、H2S、N：、CH及其他碳氢化合物Cmn)。在富含化床和气流床三大类。本文将运用AspenPlus软件氧气的条件下，气体产物中的可燃成分(co、H：、对煤气化进行模拟，并将计算结果与气流床气化炉CH、CmH)与氧气迅速发生燃烧反应，并放出大

6、量的的实验结果进行比较。热，维持气化反应的进行。可能存在的反应有：CJ+(in+n／4)02=inCO2+(n／2)H2O1工艺说明CmH+(m／2)02=ITICO+(n／2)H2谢尔气化炉是气流床气化炉的典型代表，以下2C0+02=2C02仅对谢尔煤气化工艺进行说明，别的干煤进料的气2H2+02=2H20化过程跟它有相似之处。CH4+202=2H20+CO2作者简介：林立女1970年生上海焦化有限公司焦化设计院工程师主要从事工艺计算第8期林~：AspenPlus软件应用于煤气化的模拟(2)同体颗粒与气化剂(氧气、水蒸气)问的反4用A一spenPIus软件建模J1＼，在高温条件下，

7、脱除挥发分的粉煤固体颗粒或4．1热力学方程半焦中的固定炭与气化剂进行气化反应：用AspenPlus软件计算时，一般将所涉及的组C+02=CO2分分为常规组分和非常规组分两大类。2C+02=2CO对于常规组分，包括常规固体组分(即组成均固定炭与水蒸气进行氧化还原反应：匀，有确定分子量的固体)，用RK—Soave方程计算C+H2O=H2+CO物质的相关热力学性质。RK—Soave方程多半用于气C+2H2O=2H2+CO2体加工、炼油等工艺过程的计算。适用的体系为非极(3)生成的气体与固体颗粒间的反应性或弱极性的组分混合物，如烃类及CO、HS、H：等高温的半焦颗粒与反应生成气的反应：轻气体

8、。该方程尤其适用于高温、高压条件，如烃类C+CO2=2CO加工、超临界萃取等。本文将要计算的流化床煤气化C+2H2=CH4工艺是在高温、高压下进行的，气化产生的组分多为在高温条件下，煤中的硫也会与还原性气体发轻气体，因此RK—Soave方程是比较适合本工艺过生反应：程的。(1／2)S2+H2=H2S非常规固体组分是指不同种类的固体混合物。(1／2)S2+CO=COSAspenPlus对这类物质作了简化处理，认为它不参与(4)反应生成的气体彼此间的反应化学平