基于Aspen Plus煤气化模拟研究及成本分析

煤气化技术将煤炭转化为天然气化工原料,它是煤炭洁净利用的重要方法。基于Aspen Plus软件自由能极小化方法,并使用RGIBBS反应堆极限平衡法建立气化模型来模拟煤的气化。通过改变气化的重要因素(空燃比)进行敏感性分析,得到出口气体温度随空燃比的变化规律,气化生成的气体摩尔分率随空燃比的变化规律,并对煤气化的成本及利润进行经济性分析。     

基于Aspen Plus的燃气蒸汽锅炉运行特性仿真

锅炉长期在高温高压的恶劣工作环境下运行,若不能及时发现并处理运行中的故障,极易造成重大的安全事故.为更好地解决实际生产中锅炉数据,尤其是各类故障数据难以获取的问题,运用Aspen Plus软件对燃气蒸汽锅炉进行仿真,并通过对比试验证实结果符合锅炉运行基本规律、过程机理,反映锅炉系统的动态响应趋势,为锅炉的安全节能研究提...     

天然焦_H_2O气化反应Aspen Plus模拟研究

运用Aspen Plus软件平台对天然焦-H2O气化反应进行了热力学模拟计算,研究了反应碳份额、水蒸气流量、反应温度、压力和反应气氛对天然焦气化反应煤气成份、热值的影响。结果表明,RYIELD模块在整个模拟系统中能很好地描述天然焦"热解"过程;水蒸气流量1.16 kg/h是天然焦完全气化的临界点;增大温度和压力能有效促进气化和改善煤气的品质,但并非越大越好,综合考虑下,实际运行的温度和压力宜分别在850～1 000℃和0.1～6.0 MPa范围内选定;不同的反应气氛下,天然焦气化反应特性有很大差异,在水蒸气气氛下能获得更好的煤气品质。     

基于Aspen Plus的煤合成气化学链中高温脱硫工艺研究

在AspenPlus化工模拟软件中分别建立了以Fe2O3、ZnFe2O4为载氧体的煤合成气化学链中高温脱硫工艺模型,包括固硫过程、载氧体再生过程、两级克劳斯反应和硫蒸气冷凝过程.整体工艺过程采用SR-POLAR物性方法进行模拟,分别对固硫-再生反应器、冷凝器、分离器等单元模块进行模拟,分析该工艺过程的可行性和创新性.面向两种载氧体流程,归纳研究了各反应器中温度、载氧体用量、O2进量等因素对过程效率的影响,分析了两种载氧体的反应特性,对比分析得到最优工况.结果显示,最优工况下该工艺过程可以达到98%以上的硫资源回收效率.     

金陵石化Ⅱ套加氢裂化装置流程模拟应用

加氢裂化装置由于涉及高温高压反应,装置能耗较高,而国内加氢裂化装置的用能水平更是参差不齐,用能水平最高与最低的装置之间,其能耗相差达2倍以上。金陵石化Ⅱ套加氢裂化装置以沙轻直馏蜡油和焦化蜡油的混合油为原料,生产航煤、柴油、液化气、轻石脑油及重石脑油,产品方案为最大量生产优质中间馏分油,也可实现多产重石脑油的工艺方案,实际处理量达到153×104t/a。该装置由反应、分馏、液化气分馏与脱硫、轻烃回收及气体脱硫、溶剂再生五部分组成,投用初期,能耗超过40kg标油/t原料。装置的节能降耗工作主要应从节约瓦斯、节电和节汽三方面展开。主汽提塔进料温度比设计值低、汽提塔底流出温度低,是导致金陵石化Ⅱ套加氢裂化装置能耗较高的重要原因,同时易造成主汽提塔汽提效果不好、产品的硫含量超标。应用Aspen Plus软件,对该装置进行流程模拟,考察了主汽提塔进料温度及目的产品收率对工艺能耗的影响。应用模型,对各塔关键操作变量进行优化,对换热流程进行改造,在满足产品指标前提下,降低装置能耗,提升装置经济效益。实施后可实现装置挖潜增效415万元/a。     

镇海炼化连续重整装置流程模拟与优化

中国石化镇海炼化Ⅳ套连续重整装置处理能力为120×104t/a,重整、催化剂再生部分采用美国UOP公司专利技术,其中预加氢分馏部分采用先汽提后分馏的两塔流程,重整油后分馏部分采用先脱丁烷的三塔流程:脱丁烷塔、脱己烷塔、脱戊烷塔,主要产品为高辛烷值重整汽油(芳烃)以及大量副产氢气。以该连续重整装置为研究对象,采用Aspen Plus流程模拟软件,建成了装置预分馏部分以及重整后分馏部分与实际工况相吻合的稳态流程模拟模型。利用此模型,对重整装置的汽提塔、石脑油分馏塔、稳定塔、脱己烷塔、脱戊烷塔进行综合分析。以节能降耗为目标,对稳定塔和脱己烷塔进行如下操作参数优化:脱丁烷塔顶压力由0.92MPa降至0.80MPa,脱己烷塔顶压力由0.03MPa降至0.01MPa。装置优化后,脱丁烷塔底蒸汽消耗减少2.2t/h,脱己烷塔底蒸汽消耗减少3.0t/h,合计装置节能2.55kg标油/t,全年可产生经济效益727万元。     

基于Aspen Plus的污泥热解与混烧技术经济特性对比分析

基于Aspen Plus和Aspen Process Economic Analyzer,通过分析影响项目经济性的5个关键因素(运输距离、产品收益、碳税、补贴和污泥水分),对污泥热解和污泥混煤燃烧技术进行了经济性分析,比较不同条件下项目的盈利前景,并针对5个关键因素进行敏感性分析。研究结果表明:与污泥热解技术相比,污泥混烧技术的经济性更易受到运输距离的影响,当污泥运输距离小于13 km或是污泥水分低于50%时,污泥混烧技术可以实现盈利;污泥热解技术的经济性受产品收益的影响最大,当产品收益提高15%以上或是污泥水分低于42%时,污泥热解技术能够盈利。当污泥水分小于35%时,污泥热解技术的经济性优于污泥混烧技术。     

青岛炼化酸性水汽提装置流程模拟与优化

青岛炼化230t/h酸性水汽提装置是环保装置,目前正面临着兼顾环保与节能这一矛盾的难题。装置的环保功能,就是生产出合格的酸性气和净化水产品,保证使硫和氨氮对大气、水体的破坏最小;装置的节能功能,就是使作为汽提塔底热源的主要能耗——低低压蒸汽的消耗量最小。为实现这一目标,使用Aspen Plus流程模拟系统,建立青岛炼化酸性水汽提装置模型,并对模型进行验证和计算。通过模型,对装置各系统关键参数进行灵敏度分析。在此基础上,提出针对装置日常生产数据的优化方案。实施流程模拟优化后,在保证汽提塔顶含氨酸性气和塔底净化水产品质量条件下,通过有效组合、调控控制参数(中段回流量、汽提塔顶压力、中段回流温度),能使汽提塔的蒸汽能耗降低15%以上,有效解决了生产瓶颈,实现装置全年创效300万元以上。     

基于Aspen Plus和Excel VBA加载宏的分布式能源系统仿真优化

为了提高分布式能源系统的运行指标,针对典型的分布式能源系统,利用Aspen Plus和Excel VBA软件,进行分布式能源系统的仿真模拟和运行优化,在Aspen Plus中建立了分布式能源系统典型设备和集成系统的仿真模型,提出了一种利用Aspen Plus和Excel VBA协同进行分布式能源系统界面展示和数据处理的方法。文中提出了分布式能源系统在Aspen Plus中设备仿真和系统集成的一般方法,提高了仿真优化系统的人机交互友好度和数据处理能力。     

基于Aspen Plus的氨法脱硫单塔系统流程模拟

以氨法脱硫单塔系统的化工过程作为研究对象,用Aspen Plus流程模拟软件对其脱硫系统的吸收、中和和氧化过程进行了模拟,得到了各节点的物质流量及组分、化学反应的参数条件、脱硫效率、产品的质量等,并对该工艺主要运行参数对脱硫效率的影响进行了分析.结果表明:脱硫效率随着入口烟气中SO2质量浓度的增加而降低,随着液气比的增大而提高,且液气比在7.5～10L/m3时,脱硫效率高于95%,随着烟气量的增加而降低,随着氨液量的增加而提高,但当氨液量增加到一定量时,脱硫效率反而呈下降趋势.     

MTBE装置Aspen Plus流程模拟应用效果

中国石化济南分公司应用Aspen Plus软件,对MTBE(甲基叔丁基醚)装置建模,较好地模拟了醚化反应、催化蒸馏、萃取、甲醇回收等过程,模拟数据与实际生产数据拟合程度较高。利用模型的工况和灵敏度分析等功能,对装置生产进行优化调整,通过降低催化蒸馏塔回流比来降低该塔的能耗;并对MTBE与催化汽油吸附脱硫(Szorb)装置的热联合进行改进,通过降低催化蒸馏塔的操作压力、降低塔底温度,提高重沸器温差,增加了取热深度,使热联合装置节约蒸汽量显著提高;降压操作也带来异丁烯转化率的提高以及MTBE增产的效果。通过定量分析甲醇回收塔、甲醇原料罐不凝气产量,采取回收至低压瓦斯系统措施后,减少了环境污染,增加了产品产量。通过对醚化后未反应C4的分离过程模拟,创新生产方案,采取新的反序分离流程,较好地将民用烃中的烯烃组分转化为重C4,不仅大幅减少了低价值产品的产量,解决了民用烃销售不畅的问题,而且重C4产品中的1-丁烯含量大幅增加,杂质的含量显著减少,产品质量显著提高,提升了装置的经济效益。     

基于Aspen Plus的原油蒸馏装置流程模拟及优化

常减压蒸馏是原油加工过程中的第一道工序,常减压蒸馏装置运行的优化程度对炼厂的下游加工流程及经济效益产生重要影响。以荆门石化350×104t/a常减压装置为对象,采用Aspen Plus流程模拟软件,建立了与装置实际工况相符合的三塔全流程稳态模型,利用此模型,对常减压蒸馏装置的初馏塔、常压塔和减压塔进行灵敏度分析,以最佳轻油收率和减压渣油收率为优化目标,对加热炉出口温度、塔底汽提蒸汽量、各塔中段回流量、常压渣油350℃馏出量及减压渣油500℃馏出量,以及各参数之间的关系进行研究,并以计算数据为指导,对装置操作进行如下优化:将常压炉出口温度控制在360℃,将常压塔底汽提蒸汽量控制在2.7t/h,并对常压塔各中段回流量进行调整。经过调整优化,装置每年由于燃料油消耗下降而增加的直接经济效益达299.44万元。     

一种基于Aspen Plus和MATLAB协同仿真的SCR脱硝系统建模方法

燃煤电站烟气排放标准不断提高,对选择性催化还原(SCR)脱硝系统的优化控制提出了更高的要求,构建精确的SCR脱硝系统模型对实现其优化控制具有重要意义。针对SCR系统脱硝过程的复杂机理,提出利用Aspen Plus模拟其反应流程;为了解决建模过程中脱硝反应活化能和脱硝反应速率常数等参数难以确定的问题,提出基于MATLAB平台设计粒子群算法实现参数优化及与Aspen Plus的协同仿真。利用某1 000 MW火电机组的运行历史数据对仿真模型进行了验证和对比。结果表明：Aspen Plus和MATLAB协同能够实现对SCR脱硝系统模型最优参数的确定,从而提高仿真模型精度。     

双流化床生物质气化及CO2捕获的模拟

用Aspen Plus建立了双流化床气化和燃烧模型,对生物质在双流化床中气化及CaO吸收合成气中的CO2过程进行了模拟研究;探讨不同反应条件:气化温度、蒸汽与生物质的质量配比(S/B)以及CaO循环量与生物质的质量配比(Ca/B)对合成气成分的影响,为该类型工业反应器的研发提供了理论依据.模拟分析结果表明:气化温度低于700℃时,CaO能很好地吸收气化过程中产生的CO2并促进平衡反应向产氢方向进行;在温度为650℃及CaO作用下,S/B在0.6～1.7内对合成气成分的影响不大;CaO的加入能够有效地改善合成气的组成,合成气中氢气浓度能达到95％以上,氢气产量达到52 mol/kg.     

流程模拟技术在湛江东兴柴油加氢装置上的应用

应用Aspen Plus软件,对湛江东兴石化150×104t/a柴油加氢改质装置进行流程模拟,得到了与装置实际操作接近的理想模型,通过模型分析,为装置优化操作、节能降耗、寻找生产瓶颈提供依据。在实际生产中,应用模型对各塔关键操作变量进行优化,在满足产品质量指标的前提下,优化汽提蒸汽量和稳定塔底温度,将硫化氢汽提塔汽提蒸汽量由2.3t/h降至1.8t/h,能够保证脱气效果;将产品分馏塔底汽提蒸汽由4.0t/h降至2.5t/h,柴油闪点温度和石脑油干点温度仍然合格,两项措施共计节约蒸汽2.0t/h,降低能耗(以每天加工原料4000t计算)0.912kg标油/t。将稳定塔底温度控制在175～180℃,吸收稳定系统运行平稳率得到改善,基本杜绝了稳定塔回流罐顶气体经常放火炬线现象,液化气收率由0.3%提高到0.44%。柴油加氢装置实施流程模拟优化操作后,全年实现创效825.1万元。     

流程模拟技术在镇海炼化2号常减压装置上的应用

镇海炼化600×104t/a常减压装置为研究对象,采用Aspen Plus流程模拟软件,建立了与实际工况相吻合的常减压装置稳态流程模拟模型,通过对初馏塔、常压塔、一级减压塔和二级减压塔的模拟,了解各操作参数对装置性能的影响;通过蒸馏塔模型中的气液相负荷分布和温度梯度的分布情况,加深对蒸馏操作的理解。随着重油加工工艺技术的发展,炼厂能够加工更加劣质的渣油,因此常减压装置轻油收率和总拔出率的提高,对提高原油的利用率及炼厂的经济效益极为重要。为此,重点对影响常减压装置轻油收率的关键操作参数进行灵敏度分析,优化操作,实现提高常减压装置轻油收率的目的。经过流程模拟优化后,常减压装置一级减三线蜡油350℃馏出量降低2.3mL/100mL,以一级减三线平均流量为90t/h,以及柴油和蜡油差价300元/t计算,全年可增加装置效益536.544万元。     

煤制天然气过程催化甲烷化的数值模拟

两步法煤制天然气的第一步反应主要生产粗煤气CO和 H2,调整CO与 H2的比值后进行甲烷化反应。在计算软件HSC中分别控制反应温度、压力和CO与H2比例,计算了甲烷化产物变化规律,得到第二步甲烷化反应最适条件是1．8 M Pa、700℃;通过在计算软件FL U EN T 中进行一步对催化甲烷化反应的模拟,0．1 M Pa、720℃时的催化甲烷化即可达到无催化高压条件的甲烷摩尔产率,甲烷化产率最高时对应的n（H2）∶ n（C O ）比值为1．8。     

生物质快速热解制生物油的工艺分析

文章利用Aspen Plus软件建立了一个完整的生物质快速热解制生物油的流程模型,并详细描述模型的建立过程,模型包括原料的预处理、快速热解、焦炭和不冷凝气体的燃烧3个部分。通过对日处理2 000 t玉米秸秆的快速热解制生物油工厂各工段进行模拟,结果表明,整个生产过程各种形式的能耗为468.73×109J/h,能量产出为531.6×109J/h,能量产出大于能量消耗;将能量折算成标准煤用量后可知,生产1 kg生物油的能耗相当于0.758 8 kg标准煤,同时产出的能量相当于0.860 6 kg标准煤;焦炭的燃烧量为总量的86%时,可以满足快速热解过程的能量需求。