典型气流床煤气化炉气化过程的建模

利用Aspen Plus、基于热力学平衡模型对GSP煤粉气化炉、GE水煤浆气化炉及四喷嘴对置式水煤浆气化炉的气化过程建模。根据煤颗粒热转化的历程,将煤气化过程划分为热解、挥发分燃烧、半焦裂解及气化反应4个阶段,利用David Merrick模型计算热解过程,采用Beath模型校正压力对热解过程的影响,选用化学计量反应器模拟挥发分燃烧反应,编制Fortran程序计算半焦裂解产物收率,最后基于Gibbs自由能最小化方法计算气化反应。结果表明,采用建立的气流床气化过程模型模拟工业气化过程的结果与生产数据基本吻合,对GSP煤粉气化炉、GE水煤浆气化炉及四喷嘴对置式水煤浆气化炉等3种气化炉有效气成分（CO+H₂）体积分数模拟结果的误差均不超过2%,建立模型的可靠性得到验证。     

基于Aspen Plus的地下煤气化动力学模型建模

煤炭是我国的主要能源,地下煤气化技术是未来煤炭工业发展的重要技术之一。根据不同种类煤炭慢速热解过程中主要元素迁移规律建立了煤炭热解预测模型。参考地下煤气化过程特点对气化反应进行简化,确定了需要考虑的主要反应后选择合适的动力学参数,编写反应动力学方程嵌入Aspen Plus流程模拟软件中,结合煤炭热解模型建立地下煤气化动力学模型。对比模拟结果与试验数据,并进行了误差分析,结果表明：模型预测产出气组成的绝对误差均在12%以内,为地下煤气化工艺设计提供了一定的参考价值。     

Aspen Plus在煤气化中的应用

Aspen Plus是一种基于稳态化工模拟、优化、灵敏度分析和经济评价的大型化工流程模拟软件,由于其优良的性能而被广泛应用于化工领域。文章主要介绍了Aspen Plus软件的特点,并且综述了近几年来Aspen Plus在煤气化领域中的研究成果和发展概况。     

Aspen Plus模拟计算甲醇合成的平衡组成

采用Aspen Plus模拟软件,对甲醇合成系统中纯组分H2、CO、N2、CO2等的密度值、纯组分甲醇容积值以及不同温度、不同压力下三组分混合物CH3OH-CO-H2容积值进行了计算,在此基础上分别模拟计算了5MPa和15MPa、不同温度下甲醇合成系统的平衡组成。将上述计算值与应用SHBWR状态方程计算值进行比较,结果表明,模拟计算结果与文献值较为接近,误差在工程允许的范围之内,可以用Aspen Plus软件模拟计算甲醇合成系统的平衡组成。     

基于Aspen Plus软件的煤气化过程模拟评述

煤气化技术是实现煤清洁利用的有效途径,是煤炭转化的关键技术。通过利用Aspen Plus过程模拟软件建立气化炉模型,可以低成本、低风险、高效率的研究评估气化炉的气化性能和考察各项操作条件对气化产物的影响,寻找最佳操作点。总结了国内外科研机构已报道的各型基于Aspen Plus软件开发的气流床气化炉模型,分析了各种气化炉模型的区别与联系,并根据实践经验提出了煤气化过程模拟的发展方向。     

基于Aspen Plus建立喷流床煤气化炉模型

引　言当前 ,环境污染和液体燃料短缺已经成为制约我国经济持续高速和安全发展的瓶颈问题 .通过煤的大规模、综合、清洁、高效利用来解决未来对能源尤其是对液体燃料的需求 ,已经成为我国政府和科学界的共识[1] .在未来的能源结构中 ,以煤气化为基础的新型能源系统无疑将扮演越来越重要的角色[2 ] .因此 ,深入开展以煤气化为基础的新型能源系统尤其是多联产系统的研究十分必要 .鉴于煤气化能源系统中涉及大量横跨动力过程和化工过程的特殊设备 ,本文选择Aspen作为工具软件开展研究 ,其中的一个重要任务就是建立能在Aspen中使用的特殊设备模…     

基于Aspen Plus的Shell气流床工业气化炉模拟

基于Aspen Plus软件的Gibbs自由能最小化法,本文建立了煤粉在Shell气流床中的气化模型。该模型预测气化温度和煤气组成,与文献试验结果吻合良好。利用Aspen Plus的灵敏度分析模块研究了氧煤比、氧气体积分数和氧气预热温度对气化结果的影响,并进行了正交模拟计算,研究了以上3种因素共同作用的结果。结果表明：氧煤比增加使碳转化率升高,冷煤气效率先升高后降低,并在氧煤比为0.9kg/kg时取得最大值77.72%;氧气体积分数增加使煤气热值、碳转化率和冷煤气效率升高,氧煤比为0.8kg/kg且氧气体积分数为50%时,冷煤气效率可达82.6%;氧气预热温度增加使碳转化率、冷煤气效率升高,氧煤比为0.8kg/kg且氧气预热温度为600℃时,冷煤气效率可达82%。通过正交模拟计算综合分析,氧煤比对冷煤气效率和碳转化率的影响作用占首位,氧气体积分数对煤气热值、有效气体积分数、煤气产率的影响作用占首位,氧气预热温度对煤气化指标影响较小。在实验范围内,当氧煤比0.8kg/kg、氧气体积分数100%、氧气预热温度300℃时的煤气热值达到最大值3011kcal/m³;当氧煤比为0.8kg/kg、氧气体积分数60%~100%、氧气预热温度300~500℃时的冷煤气效率达到最大值83.46%。     

运用Gibbs自由能最小化方法模拟气流床煤气化炉

基于 Aspen Plus工业系统流程模拟软件 ,运用 Gibbs自由能最小化方法建立了气流床煤气化炉的模型 .研究了气化炉的主要操作参数 (即水煤浆浓度、氧煤比、碳转化率和气化温度 )对气化结果的影响 .对模拟结果进行了分析 ,发现模型基本正确 ,可应用于一些反应机理复杂的气化工艺的化学和热力学平衡计算 .模拟结果表明 ,氧煤比和水煤浆浓度是影响气化炉出口煤气组成的主要因素 ,气化炉温度随着氧煤比的增加而增加 ,也随着水煤浆浓度的增加而增加 .结果还表明 ,氧煤比对气化结果的影响比水煤浆浓度的影响更为显著     

用Aspen Plus对反应精馏的模拟计算

以甲醇和醋酸的酯化反应为例,介绍了用Aspen Plus软件模拟计算反应精馏过程的方法。计算过程包括:(1)对反应精馏塔模型进行合理的简化;(2)选取合适的数学模型和热力学模型;(3)选取合适的参数。计算初步确定了最佳回流比,合理的甲醇过量程度,并通过灵敏度分析得出灵敏板的大概位置。本计算结果可作为反应精馏实验的基础。     

利用Aspen Plus对GSP粉煤气化过程的模拟分析

运用Aspen Plus软件,建立GSP粉煤气化过程的模型,选择合适的反应模块,利用Gibbs自由能最小原料对宁东羊肠湾煤进行气化模拟,参照实际生产数据,并将模拟结果与实际生产进行对比,结果相吻合。因此该模型能预测气体产物,同时对实际生产起指导和优化。     

Aspen Plus在煤焦油复杂组分精馏中的应用

在制备净化煤焦油沥青的过程中,净化沥青和轻质油组分的精馏分离是关键步骤之一。通过对组分的合理简化,用Aspen Plus对这一复杂组分精馏过程进行模拟,为试验及设计提供参考。     

Shell干煤粉气化的模拟与分析

为研究Shell干煤粉气化特点,利用Aspen Plus模拟软件为工具,建立Shell气化炉模型。通过模拟Shell干煤粉气化的压力、氧煤比、蒸汽煤比对气化过程的影响,结果表明,增加压力能够使合成气中的甲烷含量升高,氧煤比和蒸汽煤比对气化温度和合成气组成有重要影响。气化温度随氧煤比的增加而升高,有效气体摩尔分数先增加后减少,蒸汽煤比可以调节气化反应温度。对屯留煤来说,Shell煤气化的最佳氧煤比为0.74~0.80kg/kg,反应温度为1475.6~1580.17℃,最佳蒸汽煤比为0.09~0.13kg/kg,相对应的反应温度为1630.60~1532.11℃。     

Aspen Plus对液化气分离装置的模拟与优化

利用Aspen Plus流程模拟软件,对液化气分离装置进行了模拟,模拟结果与实际生产比较吻合。在此基础上,利用灵敏度分析工具,对塔压,回流比以及塔底抽出量等重要操作参数进行了优化。通过操作参数的优化,液化气分离装置的分离效果有了显著的提高。     

应用Aspen Plus筛选DMF废水回收萃取剂

合成革生产过程中产生大量的DMF废水,传统的方法是采用普通精馏回收DMF,但其能耗较高,为了节约能源改用革取结合精馏的新工艺,而其中适宜萃取剂的选择对节能降耗十分重要.因此,利用Aspen Plus对萃取过程进行模拟,确定了适宜的萃取剂为三氯甲烷,当DMF废水浓度为20%时,选择性系数为46.86,单级萃取回收率为33.9%,五级逆流草取回收率为95.1%,具有显著的节能效果.     

离子交换法生产碳酸钾除氨的Aspen Plus模拟与实验研究

为了解决除氨不彻底，二次蒸汽使传热系数降低的问题，结合碳酸钾实际生产工艺，提出吹脱除氨工艺。在不同料液温度、真空度、吹脱气量等条件下做了吹脱除氨实验，得到了最佳操作条件。同时用Aspen Plus软件模拟计算离子交换法生产碳酸钾除氨工艺。通过对料液性质、物性方法、单元操作模块的确定，建立了实验模型。Aspen Plus模拟数据与实验数据相比较，得到实验值与计算值最大偏差为8％。这说明Aspen Plus软件在碳酸钾除氨工艺设计计算中可以得到较理想的结果。     

基于Aspen Plus的煤-炼化污泥高温气化特性分析

高温气化-熔融技术是炼化污泥无害化处置和资源化利用的关键技术之一。炼化污泥-煤高温共气化可将危废中的重金属、飞灰熔融,二英高温热阻断,同时以合成气为产品,可实现处置过程趋零排放和产品高值化利用。本文基于Aspen Plus软件,建立了煤-炼化污泥高温气化过程的平衡模型,研究了氧耗比、掺混比对气化特性的影响以及两者共气化的协同作用。结果表明：随着氧耗比增加,合成气中CO和H₂先增加后减小;随着掺混比的增加（10%~50%）,气化所需的最佳氧耗比由0.72降至0.43,合成气热值由11.1MJ/m³降至10.4MJ/m³。炼化污泥与煤共气化,可更高效地利用污泥中的水分且具有一定的节氧效果;有效合成气（CO和H₂）相较单独气化而言增加了1.0%~7.1%。此外,为满足高温熔融（1350℃）要求,掺混比应不高于30%。     

基于Aspen Plus平台的固体溶解度模拟计算

采用化工流程模拟软件Aspen Plus建立固体物质溶解度的计算模型,并利用灵敏度分析功能研究不同温度下的固体溶解度。以计算不同温度下KNO3和Na Cl在水中的溶解度为例说明了计算过程,模拟计算结果与文献数据的最大偏差分别1.65%和1.12%,平均相对偏差分别为0.81%和0.69%,吻合良好。研究结果表明本文建立的固体物质的溶解度计算方法是可行的,可为工业生产提供可靠的数据。     

Aspen Plus Dynamics软件在多变量模型预测控制中的应用

多变量模型预测控制是一种能够处理大滞后、强耦合和非线性等问题的先进控制算法,核心是多输入、多输出的预测模型。工业应用中通过对实际装置进行测试来回归模型参数,需要较长的实施周期。介绍了Aspen Plus Dynamics软件在搭建预测模型中的应用。