焦炭塔的CFD模拟与温度场调控

焦炭塔是石油化工中常见的重油轻质化利用的反应器,由于内部温度高,实验监测困难,加之内部流动、传热、反应过程复杂,塔内温度场分布不均匀,给反应过程的精准调控带来巨大挑战。本研究根据焦炭塔内气相、液相以及焦炭的分布规律,采用连续介质模型(欧拉方程)模拟气体、液相石油以及焦炭运动,并耦合三相间的传热模型和七集总反应动力学模型,建立了焦炭塔的多尺度计算模型。通过与釜式反应器焦化实验对比,验证了模型的准确性。进一步模拟了焦炭塔中试装置的进料和中间相沥青质成焦过程,研究了不同操作温度下焦炭塔内的流场、温度场分布以及产物的变化规律,从而为精准调控焦炭塔生焦过程提供依据。     

焦炭反应器防渗炭耐火涂层的研制

为了提高焦炭反应器的使用寿命,降低高炉焦炭冶金性能实验成本,研制了一种用于涂覆焦炭反应器中心电偶管的耐高温陶瓷涂层材料,以隔绝炽热焦炭与中心电偶管镍基合金的炭溶反应,效果明显,效益可观。     

基于Aspen Plus的炼焦过程模拟与分析

建立了炼焦过程的Aspen Plus模拟模型,包括煤料预热模块、反应器单元模块、以及反应器单元模块间的耦合模拟;对炭化室和燃烧室两个反应器进行热力学耦合,并以产品产率为灵敏度指标对过程进行优化分析。结果表明,模拟结果与实际工业过程具有一致性,RStoic模型构建煤调湿反应器,所产出的干煤水分为2.78%;RYield模型模拟炭化室煤干馏过程,产出荒煤气温度为751.42℃;燃烧室向单孔炭化室提供的最佳热负荷为431.47 kW,此时主产品焦炭产率为83%,燃烧室平均温度为1 412℃,节能率为18.18%。     

适用于污染河水修复的可渗透反应墙材料筛选

通过中试规模的模拟试验,进行了适用于污染河水修复的可渗透反应墙(PRB)反应材料筛选研究.结果表 明,以铁屑、焦炭、沸石和石灰石为反应材料的不同配比的6个反应器(A～F)对COD、TN及TP均有一定得去除效果,其中,反应器E对COD、TN及TP的平均去除率分别是61.0%、85.8%和82.O%,显著高于其它材料配比的反应器;各反应器出水铁离子含量均高于进水,但远远低于抑制微生物降解作用的最高容许含量.综合各项指标,反应器E和F反应材料铁屑,焦炭、沸石的体积比较佳,分别为1:2:1和1:1:2,适于典型地表污水.污染河水的修复,其中又以反应器E的反应材料配比更优.     

模拟乙烷裂解炉管中流体返混对烧焦过程的影响

针对裂解炉管弯头处流体运动状态变化的特点,采用柱塞流反应器(PFR)与串联全混流反应器(CSTR)组合的反应器模型,耦合计算了炉膛传热和辐射段炉管内的烧焦过程.将烧焦时焦炭表面氧分压、烧焦速率、炉管出口气体温度和碳氧化物含量、焦炭层厚度等影响的模拟结果与无返混的PFR模型的模拟结果进行了比较.结果表明:两种模型模拟的炉管出口气体温度和碳氧化物含量均与生产实际基本相合,但有返混的模型能更准确地描述烧焦结束时残碳在管内的分布特点.     

煤压实工艺在改善焦炭致密性的影响与实践

近年来，高炉对焦炭质量要求越来越高，提高焦炭冷热态强度即焦炭致密性愈发重要。首先研究影响焦炭质量的因素：配合煤的堆密度，论述提高配合煤堆密度的现有方法应用及缺点。介绍煤压实工艺，详细了解煤压实工艺在改善焦炭强度中的作用。通过对比试验验证煤压实对焦炭质量的影响，确定了最佳煤压实工艺并设计实际生产试验方案。通过实际生产试验，介绍了配合煤运转流程、压实机布置方案及试验结果、环境除尘方案及效果。介绍了生产过程中的参数检测和控制，并对生产效果进行了验证。基于此，分析试验技术经济，得出煤压实工艺在提高焦炭质量方面有极大推广价值。煤压实工艺能够提高焦炭致密性，满足高炉生产需要。同时，通过在焦炉中煤压实工艺的践，验证了煤压实工艺对提高焦炭冷热态强度的作用。     

富钙废渣配煤对焦炭溶损反应的影响

将1%富钙碱渣配入焦煤中制备焦炭,采用自制小型垂直固定床反应器研究了900~1200℃下所得焦炭的溶损反应过程. 结果表明,碳素溶损率小于15%时焦炭的溶损反应速率基本不变,碳素溶损率大于15%时溶损反应速率逐渐减小. 焦炭反应后的比表面积随碳素溶损率增加先增大后减小,在溶损率约为15%时最大. 配入富钙碱渣提高了焦炭的溶损反应速率,增大了焦炭的反应性,溶损温度越高,溶损速率增幅越大. 用随机孔模型描述了焦炭的溶损反应动力学过程,基础焦炭和添加1%碱渣的焦炭的溶损反应表观活化能分别为132.15和103.81 kJ/mol.     

改善焦炭质量的可能性和局限性

0 前言 控制焦炭质量、开发和试验与其性能相关的焦炭质量指数是高炉工作者的任务。提供焦炭强度和耐磨性测量的试验大都基于焦炭经受已知能量的作用后确定其粒度降低的程度,然后以不同的指数形式来表示这些试验的结果。对给予焦炭机械处理下的条件要考虑与焦炭在使用中所经受破裂情况相近似。当焦炭自晾焦台到高炉内运行的过程中,焦炭即有落下,滚动又有滑动,评估焦炭强度设计的试验所采取形式既要有落下试验(如同落下试验的冲击破     

乙烯装置废热锅炉焦炭燃烧过程的研究

采用国内某乙烯厂废热锅炉生成的焦炭为试验原料 ,研究了乙烯装置废热锅炉焦炭的微观结构。在自行设计的废热锅炉焦炭燃烧试验装置中 ,考察了烧焦温度、氧气流量两主要因素对乙烯装置废热锅炉烧焦过程的影响。试验结果表明 :乙烯装置废热锅炉焦炭富碳而缺氢 ,其晶体结构与 2H -石墨相接近 ;在乙烯装置烧焦过程中 ,温度对烧焦过程影响显著 ,氧气流量对烧焦过程影响不大 ,并由此提供了加快乙烯装置废热锅炉烧焦速度的依据     

巨型炼焦反应器

——介绍了巨型炼焦反应器JCR-B型示范装置的结构,三年多的试验结果表明,JCR装置不仅可改善焦炭的质量,扩大炼焦用煤的范围,而且可节省能耗,大幅度降低污染物的排放量,可作为替代传统焦炉的新炉型。     

基于3kW塔式串行流化床差异燃料的化学链燃烧解析

化学链燃烧反应器具有广泛的燃料适应性，可同时兼顾气、液、固多类型燃料的运行。本文依托耦合内构件的3kW塔式串行流化床反应器，分别开展异丙醇、污泥以及煤炭的化学链燃烧实验，探究燃料物化属性对化学链燃烧过程与反应器运行的影响，揭示面向目标燃料的反应器针对性设计、载氧体性能选择与流化操作策略，助力形成指向性强、碳捕集效率高与操作灵活的化学链燃烧技术。面对碳化程度低、有机质含量高的固体燃料，焦炭气化速率已非强化重点，如污泥在3kW塔式反应器910℃与150s停留时间内，可实现大于99%的CO₂捕集效率，化学链燃烧反应器应侧重改善可燃气体转化与旋风分离器对轻质焦炭颗粒的捕捉。当采用异丙醇等高CH₄含量的燃料时，Fe基矿石载氧体的反应性能不足，3kW反应器的额外耗氧率高达10%～19%，其中未燃尽CH₄对额外耗氧率的贡献占比超80%。化学链燃烧反应器需依据热解反应气的物化特性，选择或掺混功能性载氧体，以针对性改善气固转化。在煤等高碳化燃料的化学链燃烧过程中，焦炭气化是反应的限制性步骤，简化循环结构的3kW塔式反应器停留时间不足，仅可...     

焦炭动态反应性测定试验装置的开发与应用研究

介绍了焦炭动态反应性测定试验装置的功能和应用,通过试验研究,提出了用焦炭与CO_2气体反应特征值Ft来评价焦炭动态反应性过程质量的方法,并探讨了Ft与配煤技术、高炉焦比等指标的关系。     

无机元素对生物质焦炭-CO2气化反应性的催化/抑制作用研究及模型构建

基于简单碰撞理论，建立了含有无机元素影响的焦炭气化反应动力学模型。建模过程中，考虑了七种无机元素含量、催化/抑制能力以及单一无机元素饱和催化倍率对焦炭反应性的影响。实验部分，选取四种生物质样品置于微型流化床反应器中测试了焦炭反应性，并与模型计算值进行了对比，结果表明模型能够较好预测焦炭反应性，同时表现出对不同样品的适应性。该模型能够通过输入样品特性参数和反应工况条件实现焦炭反应性的定量预测。该模型的建立表明固体燃料通用气化反应的规律是存在的，可以为进一步阐明气化反应规律提供理论参考。     

在役加氢反应器材料损伤分析

基于随加氢反应器运行 5a的试验试块 ,研究了加氢反应器运行 5a后筒体材料 2 .2 5Cr 1Mo钢的损伤。进行了化学成分分析、拉伸和冲击试验、脱氢和脱脆试验以及断口形貌分析。结果表明 :反应器运行 5a后筒体母材及其焊缝金属的拉伸性能未发生明显变化 ,而冲击韧性明显降低 ,且焊缝金属损伤程度较母材严重。经分析 ,材料的损伤主要是加氢反应器长期使用过程中高温回火所致     

焦炭反应性与反应后强度的关系及其影响因素探讨

为了很好地预测焦炭在高炉中的反应行为,对大量的焦炭进行了检测及数据的分析,说明焦炭反应性与反应后强度之间有良好的负相关性;对焦炭冷态强度与热态性能之间进行了对比,建议焦化企业在保证焦炭的冷态强度合格的同时,更要关注焦炭的热态性能指标;对影响焦炭反应性与反应后强度的反应温度、碱金属、钝化剂等因素进行了试验,指出在生产中应严格控制高炉操作温度,并在按国标方法测定时,加入一定浓度的碱类,以模拟高炉生产的实际过程。提出熄焦时采用一定浓度的硼砂溶液喷洒焦炭,可改善焦炭的热性能。     

不同因素对焦炭质量的影响研究

以40kg试验焦炉为基础,以某焦化厂现有煤炭资源为背景,以提高焦炭质量为目标进行了试验研究。通过分析得到了提高焦炭质量的最优工艺条件,研究表明,配合煤细度、结焦时间和熄焦方式均会影响焦炭质量。     

试验焦炉与生产焦炉焦炭强度关系的研究

介绍了40kg试验焦炉的作用及用试验焦炉预测生产焦炉焦炭机械强度的试验过程与原理,通过对试验数据的处理,得出了生产焦炉与试验焦炉所炼焦炭的机械强度关系的公式,可指导生产焦炉的实际生产。     

炼焦煤中各种形态硫在炼焦过程中的析出规律探讨

为控制并稳定焦炭硫分,依据相关国家标准分别对15种单种煤的全硫、各种形态硫以及相应40kg焦炉所得焦炭全硫进行了测定,分析了各单种煤中硫的赋存形式及其在炼焦过程中的析出规律,并通过配合煤试验,验证了析出规律。     

粒度对焦炭工业分析的影响

焦炭工业分析是研究焦炭特性的基础方法之一，也是某些试验进行的前提。本文对六种不同焦炭的不同粒度焦样分别进行了工业分析，研究了粒度对焦炭工业分析各指标的影响。发现随着粒度的减小，水分和挥发分均逐渐增大，灰分呈现出先增大再减小，然后基本稳定的趋势，固定碳呈现出先减小再增大，然后基本稳定的趋势。验证了制样时过粉碎会导致工业分析测定结果的不准确，应提高制样过程的严谨性，规范制样过程。     

无烟煤化学链燃烧过程燃料氮转化释放特性

基于赤铁矿石载氧体,在小型单流化床反应器上,开展煤挥发分和焦炭的化学链燃烧研究,探讨挥发分氮和焦氮在化学链燃烧过程中的转化特性。研究表明:燃料氮释放的中间产物HCN和NH₃与铁矿石载氧体具有较高的化学反应亲和性,易于被载氧体氧化生成N₂和NO。淮北无烟煤挥发分氮转化过程中,NO是唯一的氮氧化物,反应器出口中间产物NH₃的释放份额略高于HCN。在煤焦化学链燃烧还原过程中,部分燃料氮释放的中间产物HCN和NH₃被铁矿石氧化导致少量NO的生成,还原过程中无N₂O的释放;较高的还原反应温度加速了NO的生成。减少进入载氧体氧化再生过程的焦炭量可减少空气反应器NO和N₂O的生成。