基于Aspen Plus的半焦制漿及氣化模擬研究.pdf

《基于Aspen Plus的半焦制漿及氣化模擬研究.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、煤炭加工與綜合利用No．12，2014COALPR0CESSING＆COMPREHENSIVEUTILIZATION6l基于AspenPlus的半焦制漿及氣化模擬研究方薪暉(神華集團北京低碳清潔能源研究所，北京102209)摘要：為考察半焦替代原煤進行水焦?jié){氣化的適應(yīng)性，參考現(xiàn)有工業(yè)數(shù)據(jù)，建立水煤漿制備與氣化工藝的集成模型，針對神木某半焦及原煤，通過實驗研究確定半焦及原煤的成漿性，利用經(jīng)過修正及驗證的AspenPlus模型，將成漿數(shù)據(jù)作為模型輸入，分別對半焦及原煤的氣化工藝進行模擬計算，結(jié)果表明AspenPlus模型能夠準確模擬氣流床氣化過程，計算誤差在許可范

2、圍內(nèi)；同等制漿條件下，半焦成漿性高出原煤成漿性約7個百分點，水焦?jié){氣化的粗合成氣中有效氣體積分數(shù)達到88．4％，冷煤氣效率為79．9％。關(guān)鍵詞：半焦；水焦?jié){：煤氣化；計算機應(yīng)用；流程計算中圖分類號：TQ521文獻標識碼：A文章編號：1005—8397(2014)12—0061-05我國的褐煤資源豐富，約占全國煤炭己探明件對化工工藝進行模擬優(yōu)化是一個重要方向。目保有量的l3％。近年來，褐煤熱解技術(shù)得到廣前，國內(nèi)外的研究人員在煤氣化過程模擬和研究泛關(guān)注。褐煤熱解的主要產(chǎn)品為半焦、焦油和煤方面做了大量的工作。大量的文獻已證明，利用氣，其中半焦的收率一般高于50％。半

3、焦由于在AspenPlus軟件模擬氣化過程對于生產(chǎn)、設(shè)計、熱解階段已經(jīng)脫除大量揮發(fā)分，相對于原煤變得科研都具有重要意義[3-4]。本文將制漿及氣化反低硫、低氮[1】。如果將其制備成水焦?jié){進行氣化，應(yīng)過程進行集成建模，利用模型預(yù)測水焦?jié){氣化氣化產(chǎn)生的合成氣中的硫化物、氮化物等污染物的幾個重要指標，從理論上評價半焦替代原煤進會大大減少，使后續(xù)的凈化工段也得以簡化。從行水焦?jié){氣化的適應(yīng)性，同時也為生產(chǎn)實踐提供拓寬半焦應(yīng)用和煤炭的清潔、高效利用的角度分相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。析，可以考慮利用半焦作為氣化原料，但目前為止，半焦氣化的工業(yè)應(yīng)用還沒有問世。另一方面，1氣化模型的建立水

4、煤漿氣化技術(shù)已經(jīng)得到大力發(fā)展[2】，成熟的水煤的氣化方式有多種，根據(jù)原料在爐內(nèi)的狀煤漿氣化技術(shù)可以為開發(fā)水焦?jié){氣化提供技術(shù)參態(tài)可將氣化爐分為固定床、流化床和氣流床三大考，因此研究水焦?jié){氣化技術(shù)具有一定必要性和類[5】。水煤漿氣化屬于氣流床氣化中的典型應(yīng)用?？尚行浴榭疾焖?jié){用于氣化的適應(yīng)性，首先參考某廠隨著計算機能力的發(fā)展，采用流程模擬軟水煤漿氣化的工業(yè)數(shù)據(jù)，建立水煤漿成漿及氣化的集成模型，然后將原料煤替換成半焦進行相關(guān)收稿日期：2014．11-05模擬計算，分別對水焦?jié){及水煤漿的氣化指標進基金項目：國家863課題(低階煤熱解半焦制漿及氣流床行對比，最后對影

5、響水焦?jié){氣化的操作參數(shù)進行半焦氣化技術(shù)研發(fā)，GB9300130001)多工況分析。作者簡介：方薪暉(1982一)，男，湖北蘄春人，2009年畢業(yè)于大連理工大學(xué)化學(xué)工程專業(yè)，工學(xué)碩士，神華集團北京低碳1．1熱力學(xué)方法清潔能源研究所工程師。氣流床氣化屬于高溫、高壓反應(yīng)，反應(yīng)體系62煤炭加工與綜合利用2014年第l2期內(nèi)主要為H2、CO、H2O及CO2。AspenPlus內(nèi)置磨功耗的計算。SCREEN模塊用于固體混合物中的RK—SOAVE物性方法多用于氣體加工、煉油不同尺寸的顆粒的分離，兩股出口物流中的顆粒等工藝過程的計算，適用體系為非極性或弱極性物性保持一致，通過

6、設(shè)定的篩網(wǎng)開孔尺寸來計算的混合組分。該方程尤其適用于高溫、高壓條件其分離效率。PUMP模塊可根據(jù)進出口壓力及流]，因此模型的全局物性選擇RK—SOAVE。Aspen量等數(shù)據(jù)來計算隔膜泵的功耗。Plus在計算時，一般將所涉及的組分定義為常規(guī)1．2．2氣化反應(yīng)系統(tǒng)組分和非常規(guī)組分。在氣化過程中的合成氣組分水煤漿和氧氣被同時送入氣化爐噴嘴，在為常規(guī)組分，而煤粉或焦粉之類的固體組分則氣化爐內(nèi)進行氣化反應(yīng)。對于氣流床氣化的模定義為非常規(guī)組分。通過定義煤或半焦的工業(yè)擬已有諸多報道【1，合成氣在氣化爐內(nèi)停留時間分析、元素分析及硫分析數(shù)據(jù)，AspenPlus可以短。對于這種快

7、速達到熱力學(xué)平衡的反應(yīng)過程，利用HCOALGEN模型來計算非常規(guī)組分的焓。通?？蛇x用Gibbs自由能最小化反應(yīng)器來模擬此HCOALGEN模型包含了燃燒熱、標準生成焓和類反應(yīng)。通過AspenPlus內(nèi)置的Calculator模塊熱容的不同關(guān)聯(lián)式，煤的密度則用DCOALIGT模型來計算?？煽刂扑兔悍鄣呐浔龋源藖碚{(diào)節(jié)水煤漿的濃1．2模型建立度。對于煤或半焦類非常規(guī)固體參與的反應(yīng)，常評價水焦?jié){對于氣化過程的適應(yīng)性時，不僅規(guī)方法是將氣化過程分解成兩個獨立的過程。首要考慮水焦?jié){對氣化爐的熱平衡、產(chǎn)品組成的影先是煤的熱裂解。此時，煤中的C、H、O、N、響，還需考慮半焦替

8、代原煤所導(dǎo)致的制漿系統(tǒng)中S全部轉(zhuǎn)入氣相