低温甲醇洗中变换气脱硫脱碳过程的模拟优化

应用Aspen Plus软件,选择基于BWR-LS方程和Chapman-Enskog-Brokaw方程的PSRK热力学模型对低温甲醇洗变换气吸收过程模拟进行了优化,对密度计算方程和黏度计算方程进行了修正。将修正后的热力学模型分别应用于100%煤为气化原料的变换气、80%焦炭(w)+20%煤(w)为气化原料的变换气以及100%焦炭为气化原料的变换气的脱硫脱碳过程的模拟。结果表明:模拟结果与生产实际数据吻合良好,温度、密度、流量及组成的模拟误差均满足工程标定、优化改造及对未知工况进行分析的需要。     

加压喷动流化床煤部分气化数值模型

对加压喷动流化床部分煤气化进行了数值模拟,采用对流动分区法和化学反应速率法进行计算,模型考察了设计参数、运行工况、煤种特性对煤的气化影响,研究了在喷动流化床中压力对煤气化影响,模型计算结果表明,系统压力、反应温度是影响煤部分气化的最关键因素。     

循环流化床煤气化影响因素的分析

为了探究影响循环流化床煤气化反应的主要因素,首先根据我国煤气化技术的发展现状简要论述了发展循环流化床气化技术的重要意义,之后结合循环流化床气化技术的特点及循环流化床煤气化中试装置的实际实验情况,主要从循环流化床气化炉的温度,压力,气速,气化剂组成,原料煤的煤阶五个方面进行了分析,最后分别从这五个方面进行了总结,并得出了循环流化床中试装置最佳运行工况及进一步实验任务。     

BGL碎煤熔渣气化炉气化过程模拟

为进一步研究BGL碎煤熔渣气化技术的气化性能,探寻BGL气化炉的最佳操作参数,采用Aspen Plus工业系统流程模拟软件,遵循Gibbs自由能最小化方法以及反应平衡模型建立BGL气化炉模型;通过对3种不同煤种的气化模拟,对模型进行检验,结果表明:该模型与BGL气化炉的实际运行的结果吻合程度比较高,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,并研究了不同操作参数对BGL气化炉气化性能的影响。以安徽淮北烟煤为例,模拟不同氧气预热温度、氧煤比及汽煤比对出口有效产气率的影响。模拟结果表明:出口产气率随着氧煤比与氧气预热温度的升高而增加,而氧煤比增加到一个特定值时则下降,在氧煤比(质量比)为0.36时,有效产气率最高;产气率随汽煤比升高而下降。     

多元料浆气化工艺过程模拟

分析了多元料浆气流床的气化过程,建立了热力学平衡模型;在料浆特性、气化剂参数、气化压力确定的条件下,由模型预估了原料在气化炉中反应产生的气体组成及相关气化指标;根据工艺参数的变化,研究了气化温度、气体成分、冷煤气效率随之变化的规律.研究分析结果表明,气化操作条件得到优化,为工业装置的改造、设计和优化提供了部分依据.     

煤加氢气化的化学热力学模型预测

综合运用化学平衡和热力学平衡对于给定煤种的加氢气化反应建立了通用的热力学数学模型。用于预测气化炉出口的煤气成分、产量等。并利用该模型计算分析了煤加氢气化直接生成CH4的过程,主要分析了反应温度及压力对加氢气化反应的平衡常数和平衡转化率的影响。用化学动力学方法建立数学模型,通过计算获得主要气体产物与反应温度和压力之间的关系,以及气化过程中氢气系数对最终气体产物的影响。     

煤炭气化气流床气化炉的数学模拟

简要介绍了煤炭气流床气化的原理，总结了到目前为止煤炭气化气流床气化炉数学模拟情况，包括简单平衡模型和动力学模型（一维或多维），给出了这些数学模型模拟的主要内容（对气化过程流化力学、热力学、化学反应和质量、能量及动量平衡考虑情况）和模型的主要结论，以及典型气流床气化炉的模拟煤气组成和煤炭转化率数值与实验值或实际操作值的比较情况，结果显示主要组分模拟误差较小。     

循环流化床燃烧及气化反应数学模型的概述

本文简要介绍了有关文献中循环流化术煤炭燃烧、气化及生物质气化的数学模型。根据中数学有所使用流体动力学模型的差异，将其分为鼓泡流化床数学模型，拟流体数学模型，区段数学模型，颗粒轨道数学模型及多维数学模型，并着重叙述了各模型所用到的流体动力学模型。     

烟气循环流化床脱硫数值模拟进展及现状分析

介绍了循环流化床半干法烟气脱硫过程气固两相流动和反应特征及其数值模拟方法。对两相流常用的离散颗粒模型、双流体模型的研究进展进行论述,对于四步骤的脱硫模型进行说明,并介绍了耦合流动模型与脱硫模型过程模拟的优缺点。提出对循环流化床脱硫进一步数值模拟的工作重点应集中在颗粒动力学、曳力模型的修正和反应过程细化模拟方面。     

多晶硅尾气回收精馏工序模拟优化

针对改良西门子法中尾气回收精馏工序的节能要求,用过程模拟软件Aspen Plus对流程进行模拟优化。首先,通过SiHCl3-SiCl4物系汽液平衡实验数据与用不同热力学模型模拟出的汽液平衡数据比较,然后将Aspen软件模拟出的进料物流的热容值与实际计算的热容值进行比较,筛选出了能最佳描述本体系热力学性质的热力学模型RK-Soave,建立了热力学模型;其次,将用Aspen软件模拟得出的进料物流的纯组分密度与查阅文献计算得到的密度进行比较,考查了所选热力学方程的可靠性。对多晶硅尾气回收段的精馏工序进行模拟优化,得出各塔的最优参数。     

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。     

秸秆气化模型研究及参数优化分析

在考虑系统热损与碳不完全气化的条件下,以气化反应中物料、能量平衡和化学反应平衡为依据,建立了生物质气化的平衡模型,并采用文献提供的数据对模型进行验证,模拟计算的结果与文献中的数据基本吻合。在模型验证的基础上,参考工业控制中的参数,主要对秸秆气化过程进行计算模拟,研究了空气当量比、气化温度、气化剂温度、物料湿度对气化产物组成、气化效率和热值等指标的影响。结果表明:空气当量比最佳选取范围是0.25—0.28;气化温度不宜过高,一般选取范围在700—900℃;气化剂预热温度升高强化气化过程;为了达到较好的气化效果,应尽量降低物料湿度。     

气流床煤气化的Aspen Plus建模：平衡模型和动力学模型

基于Aspen Plus软件建立了GE气流床煤气化的平衡模型和动力学模型,计算了气化的煤气组成和碳转化率。模型分为热解、气化和气液分离三个阶段。其中,气化阶段又分为初步气化和气化重整,从而获得气化产物在恒定温度下的分布。平衡模型的气化阶段使用了吉布斯反应器RGIBBS,基于吉布斯自由能最小化原理对体系内的气化产物进行计算;动力学模型的气化阶段使用了全混流反应器RCSTR,基于煤气化反应的动力学机理对体系内的气化产物进行计算。模拟值与GE气化炉的实际工程数据进行了对比,结果表明,平衡模型可在一定程度上反映气化结果的变化趋势,但预测结果的准确性有所欠缺,而基于气化反应机理建立的动力学模型能很好地预测GE气化炉的气化结果。对动力学模型中的全混流反应器进行反应时间设定,可以对GE气化炉生产提供一定的指导,结果表明：反应停留时间为3.5s时就可以达到很好的气化效果。温度是影响气化反应速率及产物分布的重要因素,利用煤气化的动力学模型模拟了气化温度对气体组成及碳转化率的影响,结果表明：随着气化温度的升高,CO含量逐渐增加,H₂含量基本不变,CO₂含量逐渐减小,碳转化率逐渐升高。     

固定床生物油气化反应数学模拟

生物油气化对提高生物质能利用和保护环境具有重要意义。生物油气化选择乙酸、丙酮、丙三醇、苯酚、糠醛组成的混合物作为生物油模型物,在固定床圆柱形管式反应器进行气化模拟,用吉布斯自由能最小化法对其水蒸气催化重整制氢过程进行热力学分析。应用热动力学方程和质量平衡原理推算反应器模型,估算了反应热力学参数,通过Aspen Plus中的Gibbs反应器模拟生物油在不同温度下产物的平衡组成,计算出化学平衡体系的摩尔定压热容,利用Runge-Kutta法结合Matlab软件进行求解得出催化剂床层气化转化率;考察了反应温度对平衡时气体产物的影响。在固定床圆柱形管式反应器进行气化模拟实验,得出不同反应温度时反应产物气体产率和生物油气化反应较佳反应温度,通过比较得出实验结果与模拟计算值较一致。     

气化剂参数对流化床生物质气化指标影响的模型研究

以典型生物质资源麦秆为原料,采用流化床气化方法,通过建立热力学平衡模型,计算并分析气化剂参数对气化指标的影响,理论优化了以蒸汽+空气为气化剂时的气化指标,得出了空气中氧气浓度的增加能够显著提高气化指标,降低消耗;气化剂预热温度的增加可以增加气化炉操作温度,降低气化过程无用的热负荷,降低消耗;空气中氧气浓度和蒸汽/空气质量比与气化反应温度近似成线性关系,即氧气浓度增加,气化炉温度增加,蒸汽/空气质量比增加,气化炉温度降低;蒸汽/空气质量比能够调节气化炉反应温度和气体组成,当该值在0.05时,气化温度为1 270 K,合成气中CO+H2+CH4体积分数为25.7%,气化指标较好。     

循环流化床中宏观非均匀结构的计算机模拟

运用颗粒运动分解轨道模型模拟了循环流化床中的宏观非均匀结构,模拟结果给出了与实验结果相吻合的空隙率分布、颗粒速度分布及气体速度分布．因此,颗粒运动分解轨道模型能够用于循环流化床中的宏观非均匀结构的模拟。     

CFB密相区内颗粒横向扩散对燃烧的影响

循环流化床(CFB)床内燃料颗粒的扩散、混和，特别是复杂的密相区内的混和特性在很大程度上影响了燃烧状况，密相区颗粒横向扩散的规律，对于循环流化床的设计具有重要意义，在循环流化床密相区颗粒横向扩散实验研究的基础上，总结了密相区内颗粒横向扩散系数的经验公式，以此为基础，研究了密相区内碳的分布规律，并建立了相应的燃烧模型，模型包括两个子模型，即密相区二维流动及燃烧子模型、稀相区一维流动及燃烧子模型。通过模型定性模拟了流化风速、给料点布置对床内燃烧的影响，有效地反映了实际情况，并确认了将密相区颗粒横向扩散规律引入现有循环流化床燃烧模型的重要意义。     

外部流化床燃烧气化反应器的试验研究

针对循环流化床气化炉普遍存在的飞灰及底渣含碳量高、煤炭利用率低、气化效率不高等问题，研制了外部流化床燃烧气化反应器。通过冷态试验，研究了外部流化床燃烧气化反应器的布风板空板阻力和料层阻力与流化风量的关系，测定了飞灰在反应器内的停留时间，研究了外部流化床燃料气化反应器的输送特性。试验证明外部流化床燃烧气化反应器对于降低循环流化床气化炉飞灰和底含碳量是完全可行的。     

循环流化床法制合成氨原料气技术

日前,云南省石油化学工业厅技术委员会在沾益化肥厂举行了循环流化床气化装置法制造合成氨原料气技术交流会。循环流化床气化法是德国鲁奇公司研究开发的气化技术。该技术可使用多种固体燃料（煤、焦炭、垃圾等）生产燃料气、城市煤气和合成气。目前循环流化床气化技术在国内还没有应用在合成氨的煤制气方面。该项技术的实施将为国内以土焦为原料的氮肥企业对原料路线的改造创出新的路子循环流化床法制合成氨原料气技术     

循环流化床气化细粉灰熔融特性

因为流化床气化技术的优点非常多,主要包括：床层温度均匀、传热效率大、煤种范围广等等,所以被广泛用于煤气化中。不过流化床气化炉的操作温度比较低,使得气化细粉灰的含碳量较大。因此,为了有效加强碳的使用效率,减小环境污染,就对循环流化床气化细粉灰熔融特性展开了研究,借助测定仪、X射线衍射仪以及扫描电子显微镜等设备能够良好找到温度、气氛和残炭含量等因素对循环流化床气化细粉灰熔融特性的主要影响,给循环流化床技术的应用和发展带来很大的帮助。