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%。     

利用Aspen Plus模拟工业MTBE装置

MTBE(甲基叔丁基醚)是一种提高汽油辛烷值的添加剂和化工原料。工业上要提高MTBE产量、减少装置能耗,就需要探索最优的操作条件。文中运用Fortran语言编写反应动力学程序,并嵌入Aspen Plus中来模拟复杂的工业MTBE装置,模拟结果与工业装置较好吻合。通过模拟结果分析了反应精馏塔的温度、组成分布和MTBE生成速率,同时考察改变工艺参数对产品MTBE纯度和异丁烯转化率的影响。优化后MTBE产品质量分数高达98.5%,异丁烯转化率为99.7%。     

75t/h循环流化床锅炉性能测试及基于Aspen Plus模拟研究

为寻找循环流化床(CFB)燃煤锅炉机组热损失的原因,以额定负荷75 t/h CFB燃煤锅炉为试验平台,对其进行热力性能测试,为与实测法对比,利用Aspen Plus流程模拟软件对CFB锅炉进行建模计算,提出一种基于Aspen Plus模型法获得CFB锅炉热效率的新思路。试验选取低负荷、满负荷、高负荷3种运行工况,利用反平衡法通过热力计算求得各项热损失,探究不同运行工况参数对CFB锅炉热效率的影响,并分析了不同运行工况下,飞灰及炉渣中未燃尽碳(UBC)含量的分布规律。通过对CFB锅炉的煤热解、煤燃烧、气固分离和热交换4个子过程进行建模,利用现场稳定运行的锅炉各级换热设备进出口流股温度、压力、流量等数据,对满负荷(工况2)条件下锅炉各项热损失、锅炉热效率及炉膛出口烟气组分浓度进行计算。根据实测数据与模拟结果的比对,验证建模的准确性、可靠性。结果表明:模型法与实测法数据吻合良好,能够精准预测炉膛出口烟气的组成;通过对比锅炉各项热损失及热效率,发现排烟热损失q2实测结果为7.75%,模型结果为6.48%;固体未完全燃烧热损失q4实测结果为3.72%,模型结果为3.17%;二者相对误差较小,说明利用Aspen Plus建模可以对排烟热损失及固体未完全燃烧热损失进行较为精准的预测;模型计算得到的锅炉热效率为88.66%,实测锅炉热效率为87.426%,相对误差仅为1.41%,实测法和模型法对热效率及各项热损失的计算结果极为接近,验证了建模思路及方法的准确性和可靠性,也印证了基于Aspen Plus模型法计算CFB锅炉热效率的可行性; 3种工况下锅炉运行存在排烟温度高、飞灰含碳量高、实际热效率偏低未达到锅炉设计值等问题;入炉煤燃烧后飞灰中的UBC含量较高,为13.28%～16.40%,炉渣中UBC含量较少,为2.92%～3.39%; 3种工况下锅炉排烟热损失在7.64%～7.93%,固体未完全燃烧热损失在3.72%～4.69%,锅炉热效率在86.14%～87.43%,且η2η3η1。说明基于Aspen Plus对CFB锅炉建模进行锅炉热力计算可行、可靠。     

基于Aspen Plus的粉煤气化模拟

以Aspen Plus为模拟工具,选择反应平衡模型,并应用Gibbs自由能最小化方法建立了Shell粉煤气化模型;通过对神华、沾化和天碱煤种的气化模拟,对建立的模型进行了检验,结果表明:用N2输送粉煤的气化过程能够很好地模拟,而用CO2输送粉煤的气化过程模拟偏差较大.以沾化煤种为例,检验了气化炉散热损失取煤总热值约2%的合理性;研究了不同操作条件下的气化性能,结果表明:提高温度和压力可使气化过程得到强化.     

基于Aspen Plus的硫酸钾工艺流程模拟

硫酸钾是一种优质的无氯钾肥,对中国的经济作物生产起着非常重要的作用。曼海姆法生产硫酸钾是目前应用非常广泛的一种生产技术,工艺成熟可靠,产品质量稳定,生产操作弹性大。本文基于Aspen Plus模拟软件,实现了曼海姆工艺生产硫酸钾的全流程模拟,同时对模拟结果进行了分析和比较。结果表明:模拟计算结果比较可靠,能够为工程设计和实际生产提供理论指导。     

基于Aspen Plus的水煤浆气化模拟

文章以过程模拟软件Aspen Plus为工具,建立了以纯氧为气化剂的气流床煤气化的数学模型,模拟计算了Texaco气化炉的制气过程;并利用该模型模拟研究了氧煤比和水煤浆浓度对煤气化指标的影响。结果表明:水煤浆浓度和氧煤比是影响水煤浆气化过程和出口煤气成分的主要因素,同时提出了提高出口煤气有效成分(CO+H2)的措施。     

基于Aspen Plus的超超临界循环流化床锅炉的性能计算及分析

循环流化床发电技术以其特有的优势,得到了迅速发展和广泛应用。近年来,为了实现超低排放和超低能耗,大型化与高参数化的超超临界循环流化床锅炉(CFB)的设计研究成为我国洁净煤发电技术的主要发展方向。目前超超临界发电机组的基础理论与设计计算还不完善,因此对于其运行模拟以及在运行条件变化时锅炉主要参数的预测尤为重要。Aspen Plus能够对复杂的化工过程进行精细的稳态模拟和流程设计,基于Aspen Plus软件提供的内置模块和FORTRAN编译器的外部子程序,建立了660 MW超超临界CFB锅炉燃烧室煤解耦燃烧过程模拟模型,主要包括煤的等效热解模型、简约解耦燃烧模型、分离器、外置床及尾部烟道低温过热器、低温再热器模型。依据所建立的稳态模型,可模拟计算660 MW超超临界循环流化床锅炉在满负荷工况(B-MCR)下锅炉性能,得到其各处主要温度的计算结果,分析燃烧室中密相区和疏相区的气体组分浓度,并且预测了循环流化床燃烧室运行参数一次风配比对密相区组分CO2、CO和SO2浓度的影响以及过量空气系数对排烟气体组分SO2、SO3、NO和N2O浓度的影响。同时,利用该模型计算了过量空气系数和改变一次返料比例对中温过热器、低温过热器出口汽温和低温再热器、省煤器出口烟温的影响。在660 MW超超临界循环流化床锅炉的设计研究上,为降低污染物排放、减少锅炉热损失和提高锅炉效率提供了参考依据。     

基于Aspen Plus模拟五林镇油母页岩的生产

页岩油是指以页岩层系中所含的石油资源,是迄今为止在固体矿产领域中的人造石油。油页岩是一种能源矿产,属于低热值固态化石燃料。透过裂解化学变化,可将油页岩中的油母物质转化为合成油。抚顺干馏炉充分利用固定碳,并做到热量自给有余;油页岩块度适应范围广,能处理10~70 mm的油页岩。因此采用抚顺炼油工艺,借助Aspen Plus软件对黑龙江五林镇的油母页岩进行模拟干馏,从而实现软件对炼油工艺辅助之目的。研究结果表明,可以通过Aspen Plus软件对抚顺干馏炉进行模拟,且模拟所得结果与工业实验数据相匹配,为页岩炼油技术提供指引。     

基于Aspen Plus醋酸乙烯精馏塔的模拟优化

利用Aspen Plus软件,选择NRTL活度系数方程和Hayden-O′connell逸度系数方程的热力学模型,应用系统中的RadFrac精馏模块对醋酸乙烯精馏塔进行模拟,模拟值与实际值基本吻合。讨论了进料位置、回流比、塔顶侧线采出量等参数对精馏分离精度与能耗的影响,提出优化方案为：进料板为第62块,回流比为32,侧线采出质量流量为37.5 t/h。此参数下,重新进行计算,结果显示,塔顶冷凝器和塔釜再沸器的热流量分别降低了15.5%和16.9%,塔顶侧线采出液中醋酸乙烯和塔釜采出液中醋酸的质量分数分别上升了0.4%和0.13%。     

基于Aspen Plus的甲醇合成过程模拟

利用Aspen Plus模拟了甲醇合成过程,并分析了循环比对粗甲醇产量、碳转化率、粗甲醇含量及循环气压缩机功耗的影响。结果表明:粗甲醇中甲醇含量为93.32mol%,反应器1出口物料中H₂、CO、CO₂、甲醇含量分别为73.46mol%、4.47mol%、2.63mol%、13.80mol%,反应器2出口物料中H₂、CO、CO₂、甲醇含量分别为71.93mol%、2.35mol%、2.58mol%、17.03mol%;循环比由1.06增加到2.26,粗甲醇产量由2430kmol/h提高到2505kmol/h,碳转化率由96.02%提高到98.25%,粗甲醇含量由93.5mol%降低至92.8mol%,循环气压缩机功耗由899kW增加到1788kW。     

基于Aspen Plus的褐煤热解过程模拟

以高水分褐煤为例,介绍了利用Aspen Plus化工流程模拟软件建立煤热解过程简化模型的方法及步骤.阐述了CPD模型模拟参数的设置过程,并利用Aspen Plus软件对煤热解过程进行了模拟计算,将得出的模拟值与实际值进行了比较.同时,对煤热解模拟过程及结果进行了分析,给煤热解过程的工艺开发和工艺优化提供了参考依据.     

基于Aspen Plus的固定床高温煤气化模拟

文章以过程模拟软件Aspen Plus为工具,建立了以高温空气为气化剂的固定床煤气化的数学模型,模拟计算了逆流式固定床气化的制气过程;并利用该模型模拟研究了不同空煤比以及不同的空气预热温度对煤气化指标的影响,结果表明:在相同空煤比与汽煤比的工况下,提高空气的预热温度可以使气化过程得到强化。     

一氧化碳冷箱的Aspen Plus模拟

应用过程模拟软件Aspen Plus对某公司一氧化碳冷箱装置进行模拟计算,总结了适用于深冷分离的物性方程,并分析了原料气压力、冷却温度及分离器液相分配比例等因素对一氧化碳冷箱装置的影响。     

基于Aspen Plus的含油污泥热解过程模拟

利用Aspen Plus对油田生产与储存过程中产生的落地油泥、罐底泥（统称为含油污泥）的连续热解过程进行建模分析,通过分析含油污泥的含水率、含油率、含固率三个指标,结合原油实沸点蒸馏数据,进行输入设定,根据指定的工艺流程,对主要的反应器和设备进行模型选择。通过对比分析模拟结果与现场运行参数,模拟结果与现场数据误差均符合设定要求,可以很好地指导含油污泥热解工艺的设计与研发工作,为优化工艺路线和设备合理化设计提供较为准确的理论依据和数据支撑。     

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%。     

基于Aspen Plus的克劳斯硫回收过程模拟

采用Aspen P lus工艺模拟计算软件模拟了克劳斯硫回收工艺过程,模拟数据与硫回收专用模拟软件的标定数据吻合较好;在此基础上,利用Aspen P lus模块化分析功能,研究了克劳斯工艺的关键数据对工艺过程的影响,其结论与实际生产过程相符合;结果表明,基于Aspen P lus的克劳斯硫回收过程模拟,对设计计算和生产...     

基于Aspen Plus的氨吸收制冷流程模拟

通过对氨吸收制冷工艺的深入研究,运用Aspen Plus软件模拟氨吸收制冷流程,并研究分析吸收器操作压力对出口氨水浓度和液氨蒸发温度的影响。     

基于Aspen Plus的废水湿式氧化处理工艺模拟

利用Aspen Plus模拟软件建立了废水湿式氧化处理工艺流程稳态模型。提出了以Ryield反应器和RGibbs反应器组合模拟湿式氧化反应的方法。对比工业装置运行数据和模拟计算结果,验证了工艺模型的可靠性,并核算出工业化装置中换热器的总传热系数为372W/(m~2·℃)。通过灵敏度分析工具分析了废水COD、COD去除率、废水流量和反应压力等因素对湿式氧化装置运行过程中热量平衡的影响,模拟结果表明,不同压力下达到热平衡状态时所进水COD范围为(15～55)g/L(COD去除率为1);当进水流量10m~3/h,COD 100g/L时,热平衡的COD去除率界限是0.3～0.55;进料废水总COD量200kg/h时,热平衡的废水流量是(3～14)m~3/h。模拟可以为湿式氧化工艺工程设计及运行提供数据支持。     

常压甲醇精馏塔的Aspen Plus模拟

对甲醇精馏塔进行了建模及分析,研究了精馏塔回流比与塔板数之间的相互变化关系,精馏塔回流比和塔板数的变化对塔顶产品纯度的影响,以及精馏塔在有无侧线采出时产品纯度的变化。表明当精馏塔回流比为3,理论板数为30,侧线采出物料在第23块塔板时,常压精馏塔可产出工业用甲醇一级品标准的精甲醇产品,同时本文也给出了本工况下的最小回流比及最小理论板数。