稻杆与褐煤共热解转化效能研究

利用Aspen Plus化工流程模拟软件建立了生物质与煤共热解工艺模型。把共热解过程分为干燥、热解、分离三个单元,结合共热解实验产率数据,用Aspen Plus软件对复杂的热解过程进行黑箱化处理。计算出反应热,依次对三个单元进行能量衡算,对系统能量转化效率进行评价。结果表明:生物质添加比为20%(质量分数,下同)时焦油产率最高,为12.08%,与褐煤单独热解时的焦油产率相比提高了40.45%;模拟计算结果表明,热解单元是系统的主要能耗单元,占系统总能耗的55.39%,通过灵敏度分析得到干燥单元能耗随褐煤含水量增加而近似直线增加,系统能量转化效率为74.48%,可通过回收热解气和水蒸气的显热以及在热解前对褐煤进行干燥处理来提高系统的能量效率。     

稻草快速热解产物气流床气化工艺流程模拟

以生物质能源高效利用为背景,通过自行设计的流化床快速热解装置,改变生物质的物理化学特性,对所获得的热解产物进行了分析,并应用过程模拟软件Aspen Plus对比了不同原料气化的结果。结果显示,利用快速热解可以提高生物质的能量密度,提高气化合成气热值。     

基于Aspen Plus的热解粉焦气流床气化过程模拟与分析

以热解粉焦为原料,利用Aspen Plus模拟软件,建立了气化炉模型,在修正和验证的基础上,进行了气化过程的模拟计算,同时考察了影响气化过程的主要指标。结果表明,利用Aspen plus软件建立的模型,能够准确模拟气流床气化过程,计算误差在许可范围内;热解粉焦较热解用煤更适宜于气流床气化,热解粉焦气化粗合成气中有效气的体积分数达到95.6%,冷煤气效率为80.6%;气化压力的提高使得合成气中甲烷含量升高,但对反应温度和有效合成气含量影响较小;氧焦比和蒸汽焦比对气化温度和合成气组成有重要影响,其中,实验用热解粉焦的最佳氧焦比为0.81 kg/kg~0.84 kg/kg,最佳蒸汽焦比为0.09 kg/kg~0.11 kg/kg。     

秸秆热解-页岩灰催化裂解生产低焦油生物合成气

为从高粱秸秆生产高品质、低焦油含量生物合成气,基于其单段热解特性研究,借助两段式固定床反应器实施两段热解(热解+裂解),同时考察页岩灰对热解挥发分的催化裂解效果。结果表明:相对单段热解,两段热解强化了水蒸气与挥发分(尤其是与热解气)的交互;提高裂解温度促进焦油裂解和重整,便利了热解气的生成,同时提高合成气(H_2+CO)的产率和H_2/CO体积比;裂解中加入页岩灰显著促进生物焦油气化,大幅降低气体产物焦油含量:裂解温度适中(约850℃)时(450℃热解),热解气产率超过40%(质量),焦油产率低于1.0%(质量),合成气产量约186 ml·g~(-1)、体积分数高达64%,且H_2/CO比超过0.5。页岩灰便利H_2的生成,主要源于其铁组分对水气变换的催化作用。     

生物质快速热解制油试验及流程模拟

使用自主研发的流化床热解反应器对生物质热解制油进行实验研究,通过对不同实验温度450、500、525、550、580、610℃下得到的目标产物进行分析,得到了反应温度对生物油产率的影响规律。实验表明：550℃时,最大液体产率为42.5%（质量）;实验得到的不可冷凝气体的组分以CO、CO₂、CH₄和H₂为主,气相产物产率约为37.7%（质量）。在实验基础上,利用Aspen Plus流程模拟软件,建立了生物质热解制油工艺模拟流程,模拟分析了热解温度对生物油产率的影响,结果表明该模型能准确模拟实际热解过程,具有较好的适用性和可靠性。     

生物质化学链气化制取合成气模拟研究

利用Aspen Plus软件建立生物质化学链气化制取合成气模型,对铁基生物质化学链气化制取合成气进行模拟计算,分析气化过程中温度和压力等因素变化对生物质气化制取合成气的影响,探讨了氧载体存在对生物质气化过程的影响.结果表明,H2和CO是生物质化学链气化产生的合成气中最主要的两种产物,气化温度的提高对气化过程是有利的,而压力的提高降低了气化效果,气化温度在800℃～850℃较为适宜;载氧体的存在能显著提高合成气的产率.     

秸秆热解-页岩灰催化裂解生产低焦油生物合成气

为从高粱秸秆生产高品质、低焦油含量生物合成气,基于其单段热解特性研究,借助两段式固定床反应器实施两段热解（热解+裂解）,同时考察页岩灰对热解挥发分的催化裂解效果。结果表明：相对单段热解,两段热解强化了水蒸气与挥发分（尤其是与热解气）的交互;提高裂解温度促进焦油裂解和重整,便利了热解气的生成,同时提高合成气（H₂+CO）的产率和H₂/CO体积比;裂解中加入页岩灰显著促进生物焦油气化,大幅降低气体产物焦油含量：裂解温度适中（约850℃）时（450℃热解）,热解气产率超过40%（质量）,焦油产率低于1.0%（质量）,合成气产量约186 ml·g^-1、体积分数高达64%,且H₂/CO比超过0.5。页岩灰便利H₂的生成,主要源于其铁组分对水气变换的催化作用。     

流化床粉煤热解气化一体化工业试验研究

为了验证流化床热解气化一体化反应器一步法提取焦油与合成气的效果，在处理量为36 t/d的工业试验装置对0～300μm西湾煤进行连续运行试验，考察了热解及气化反应的产物产率及性质。结果表明，在热解温度580℃、气化温度990℃、压力1.0 MPa下，通过加氢气氛、短接触时间与固体颗粒高倍率循环的协同影响，强化床层传热传质和减少产物的二次反应，焦油产率为15.91%,格金焦油产率达到136.57%;焦油密度1.06 kg/m³,含尘量0.87%(质量分数，下同),含水率2.58%,焦油中轻质组分含量57.14%;半焦和灰渣的挥发分降低，硫元素含量减少；合成气中H₂含量(体积分数，下同)29.53%～33.79%,CO含量26.88%～30.05%,热值9 471.03～10 069.09 kJ/m³;标定期间的每小时物料平衡偏差1.27%,热量损失6.90%,碳转化率94.27%,能源转化效率82.75%。工业化试验证明，流化床热解气化一体化反应器可以有效耦合粉煤热解与半焦气化，实现了连续稳定运行，以较高产率制取了高品质焦油...     

基于Aspen Plus的气流床煤粉富氧气化模拟研究

基于Aspen Plus软件的Gibbs自由能最小化法,建立了煤粉在气流床中的富氧气化模型,该模型预测气化温度、产气组分和产气热值,与试验结果吻合良好。利用Aspen Plus的灵敏度分析模块研究氧气体积分数对气化温度、气体组分、产气热值、气体产率、有效气产率、碳转化率、气化效率及煤气污染物的影响,结果表明:随着氧气体积分数的增加,气化温度逐渐升高,H_2,CO和CO_2含量逐渐增加,而N_2的含量逐渐降低,气体产率逐渐降低,有效气产率逐渐增加,产气热值、碳转化率和气化效率逐渐升高。随着氧气体积分数的增加,粗煤气中H_2S的质量浓度逐渐增加。     

昭通褐煤“腐植酸的提取——腐黑物的低温热解”的梯级利用特性

以昭通褐煤为原料,通过碱溶酸析法提取腐植酸,探讨各工艺条件下褐煤腐植酸的提取率、腐植酸的品质,并对提完腐植酸后剩余的褐煤腐黑物进行热解气化,以热解产物分布、热解气及焦油的组成为指标,研究其热解气化特性,为开发"腐植酸的提取——腐黑物的低温热解"梯级利用提供基础数据,结果表明:1.5%Na OH、70℃反应温度和3h反应时间、2MPa压力下腐植酸的产率较高,可达到41%以上,得到的腐植酸的总酸性官能团含量可高达6.8mmol/g,其中主要的羧基官能团含量达到4.4mmol/g,腐植酸的灰分产率为14.23%,其对金属元素吸附大小顺序为AlSiFeCaKMg。腐黑物(残渣)热解气产率为15.72%,焦油产率为2.29%,热解气中主要的成分有H2、CO、CO2、CH4,其中H2的含量最高可达38.2%,焦油的组分较重且极为复杂,热解半焦的固定碳含量有所提高,热解产物中各组分的含量及比值随热解工艺条件的变化有所改变。     

基于Aspen Plus的气流床煤气化炉三段平衡模型(英文)

A three stage equilibrium model is developed for coal gasification in the Texaco type coal gasifiers based on Aspen Plus to calculate the composition of product gas, carbon conversion, and gasification temperature. The model is divided into three stages including pyrolysis and combustion stage, char gas reaction stage, and gas phase reaction stage. Part of the water produced in the pyrolysis and combustion stage is assumed to be involved in the second stage to react with the unburned carbon. Carbon conversion is then estimated in the second stage by steam participation ratio expressed as a function of temperature. And the gas product compositions are calculated from gas phase reactions in the third stage. The simulation results are consistent with published experimental data.     

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。     

Challenges and Opportunities of Modeling Biomass Gasification in Aspen Plus: A Review

Aspen Plus has become one of the most common process simulation tools for both academia and industrial applications. In the last decade, the number of the papers on Aspen Plus modeling of biomass gasification has significantly increased. This review focuses on recent developments and studies on modeling biomass gasification in Aspen Plus including key aspects such as tar formation and model validation. Accordingly, challenges in modeling due to specific assumptions and limitations will be highlighted to provide a useful basis for researchers and end-users for further process modeling of biomass gasification in Aspen Plus.     

GE水煤浆气化全流程模拟

GE水煤浆气化工艺是目前广泛采用的煤气化技术.通过对GE水煤浆气化全过程的模拟,可以加深对工艺包的理解,对气化炉进行优化控制,同时为工艺设计和生产操作提供指导.文中根据GE水煤浆气化的工艺特点,将水煤浆气化过程分为煤的裂解与气化、激冷与排渣、碳洗、闪蒸与灰水处理等基本单元过程,在对单元过程模型反复核算、改进的基础上采用...     

危险废物的热解-气化/燃烧模拟研究

利用Aspen Plus软件对由废活性炭、焦油渣、中药渣、皮革组成的混合危险废物物料的热解-气化/燃烧处理工艺进行了模拟研究。建立了混合物料的热解-气化/燃烧模型,其中模拟物性方法选RK-SOAVE方程。模拟结果表明,在满足气化温度的条件下,减小氧气流量,可以提高气化反应产品气的CO+H₂含量;气化工艺收益约是燃烧工艺的3倍。     

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。     

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.     

松木屑在氧气-水蒸气-二氧化碳氛围下的气化模拟研究

以氧气-水蒸气-二氧化碳作为气化介质,松木屑为原料,采用Aspen Plus软件,结合自建模型,对生物质气化进行了模拟研究。首先,利用文献中的数据对模型进行了验证,模拟结果与文献中的数据基本吻合,证明了该模型的正确性。接着,考察了气化温度、氧气用量（c_ER）、水蒸气与生物质质量比（m_S/m_B）、二氧化碳与生物质质量比（m_CO2/m_B）对产气组成、气体热值、气体产率、气化效率和产气氢碳比（n_H2/n_CO）的影响。结果表明：在850℃、101.325kPa、c_ER=0.2、m_S/m_B=1、m_CO2/m_B=0.6的条件下,气化产物特性为气体热值7.45MJ/m³、气体产率1.78m³/kg、气化效率73.3%、氢碳比1.79。适当提高气化温度有利于气化。c_ER的增大使气体热值、产率和气化效率均迅速降低;但对产气中氢碳比的影响较小。此外,气化剂中水蒸气的适量增加有利于氢气的产生并能明显提高其体积分数,二氧化碳的适量增加有利于一氧化碳的产生并能在一定程度上提高其体积分数,二者均能有效调节产气的氢碳比。     

使用Aspen Plus模拟煤与生物质共气化制费托油

使用流程模拟软件Aspen Plus,对煤与生物质裂解共气化合成气一次通过制费托油(FTL)和CO2收集和储存(CBTL-OT-CCS)过程进行物料衡算和模拟.通过对模拟的数据分析发现:生物质占原料比增加可以有效降低温室气体的排放;F-T反应器中催化剂的选择对产物分布有规律性的影响;探讨了CO2零排放的情况.