June 2008化肥設(shè)計第46卷第3期●14Chemical Fertilizer Design2008年6月.設(shè)計技術(shù)I基于AspenPlus的粉煤氣化模擬張宗飛,湯連英,呂慶元,章衛(wèi)星,何正兆,畢東煌(中國五環(huán)化學(xué)工程公司,湖北武漢430223)摘要:以Aspen Plus為模擬工具,選擇反應(yīng)平衡模型,并應(yīng)用Gibbs 自由能最小化方法建立了Shell 粉煤氣化模型;通過對神華、沾化和天堿煤種的氣化模擬,對建立的模型進(jìn)行了檢驗,結(jié)果表明:用N2輸送粉煤的氣化過程能夠很好地模擬,而用CO2輸送粉煤的氣化過程模擬偏差較大。以沾化煤種為例,檢驗了氣化爐散熱損失取煤總熱值約2%的合理性;研究了不同操作條件下的氣化性能,結(jié)果表明:提高溫度和壓力可使氣化過程得到強(qiáng)化。關(guān)鍵詞: Aspen Plus軟件;粉煤氣化;模擬中圖分類號: TQ422.6文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A文章編號:1004 - 8901 (2008)03 -0014 -06Pulverized Coal Gasification Simulation Based on Aspen Plus SoftwareZHANG Zong-fei, TANG Lian-ying, LU Qing yuan, Zhang Wei xing. HE Zheng azhao, BI Dong-huang( China Wuhuan Chemical Engineering Corporation, Wushai Hubei 430223 China)Abstract: Taking the Aspen Plus sofware as the simulation tol, by electing the reaction balance model and using the miniming method of theGibbs free energy the Shell pulverized coal gasifcation model was established; though the sinulation for the coal kinds used in the Shen Hua Coal Gasif.eation Plant, Zhangyi Chemical Ferilizer Plant and Tianjing alkali plants the established model has been inspected , the result indicates that the gasifica-tion process for using the nitrogen gas to transport the pulverized coal can be smoohly simulated, but for using the CO2 gas to transport the pulverized coalthe simulation deviation for gaification process is relatively bigger. Taking the coal kind used in Zhangyi Chemnical Fertilizer plant s the example, thetaking about 2% of the total heat value of coal as the heat dispesal lss, was inspected ; the gasification property under dfferent operaingconditions was studied , the reult indicates that increasing the temperature and the pressure can make the gasification process to be strengthened.Key words: Aspen Plus software; pulverized coal gasification; simulation煤氣化技術(shù)是實現(xiàn)煤清潔利用的最有效途徑,同操作參數(shù)和準(zhǔn)確的設(shè)備模型的情況下,AspenPlus傳統(tǒng)的直接燃燒相比,它提高了煤的利用率,降低了可用于工廠實際生產(chǎn)流程的模擬。當(dāng)Aspen Plus 提污染物的排放。Shell 粉煤氣化技術(shù)的核心是多噴嘴供的通用過程單元模型不能滿足用戶需求時,用戶對置射流和水冷壁,粒度小于100 μm的粉煤用高壓可利用其提供的用戶擴(kuò)展接口將自定義的過程單N2或CO,輸送,與純氧和少量水蒸氣經(jīng)置于爐體下部元模型添加到系統(tǒng)中(3-61。的4個對置噴嘴射流進(jìn)入爐膛,在約1 500 C下進(jìn)行基于AspenPlus強(qiáng)大的模擬功能,筆者借助部分氧化反應(yīng),爐渣以熔融態(tài)從爐底排出,高溫氣體Aspen Plus軟件建立了Shell 粉煤氣化模擬模型,并[中(CO+H2) >90% ]在爐頂與激冷氣混合,降溫至將模型計算的結(jié)果與文獻(xiàn)值進(jìn)行比較,同時分析了約900 C ,或通過水激冷氣進(jìn)- - 步處理“"。操作條件對氣化結(jié)果的影響。對煤氣化過程進(jìn)行模擬具有以下意義:①對整1煤氣化過程分析個煤氣化過程進(jìn)行分析,尋找到最優(yōu)操作點,提高整個過程的熱效率,達(dá)到過程優(yōu)化的目的;②輔助從流體特征的角度來說，Shell 煤氣化爐可分為設(shè)計以及解釋說明實驗數(shù)據(jù);③預(yù)測合成氣的組成特征各異的S個流動區(qū)一-射流區(qū) 、撞擊區(qū)、撞擊和污染物的排放叫]。Aspen Plus是- -種通用的化工擴(kuò) 展流區(qū)、回流區(qū)和管流區(qū)。從反應(yīng)特征的角度來過程模擬、優(yōu)化和設(shè)計軟件,在物料和熱量平衡、相說,Shd中國煤化工區(qū)、二次反應(yīng)區(qū)平衡化學(xué)平衡及反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)上, Aspen Plus 提和-反應(yīng)區(qū)內(nèi)，主要發(fā)供了大量的物性數(shù)據(jù)、嚴(yán)格的熱力學(xué)估算模型庫和TYHCNMHG豐富的過程單元模型庫,可用于各種類型的過程工作者簡介:張宗飛(1983年-),男,湖北洪湖市人,2006畢業(yè)于南京工業(yè)大學(xué)工程與工藝專業(yè),碩士.助理工程師.從事化工工程的設(shè)計業(yè)流程的模擬。在提供了可靠的熱力學(xué)數(shù)據(jù)流程.工作。第3期張宗飛等基于Aspen Plus的粉煤氣化模擬●15.生揮發(fā)分的燃燒與碳的部分燃燒反應(yīng),化學(xué)反應(yīng)方CO2 +4H2 =CH, +2H20程式如下。2CO + 2H2 =CH +CO2煤中揮發(fā)分+02- +C02 +H20H2S +CO=COS +H22C0 +02 =2CO22模擬的方法與原理2H2 + 02 =2H2OCH, +202 = CO2 +2H20模擬氣化過程- -般有 2種模型方法:化學(xué)動力2C +O2 =2CO學(xué)模型和反應(yīng)平衡模型。動力學(xué)模型以氣化系統(tǒng)在二次反應(yīng)區(qū)內(nèi),殘留的碳繼續(xù)氣化,同時一次的反應(yīng)動力學(xué)為基礎(chǔ),能真實地反映爐內(nèi)的氣化過反應(yīng)區(qū)的產(chǎn)物進(jìn)行二次反應(yīng),化學(xué)反應(yīng)方程式如下。程,并且對最終煤氣成分的預(yù)測更為準(zhǔn)確;但這種C +CO2 =2C0模型相對比較復(fù)雜,通用性也較差。平衡模型以反C +H20 =C0+ H2應(yīng)熱力學(xué)為基礎(chǔ),相對比較簡單,并且具有一定的CH4 + H20 =CO +3H2通用性(不考慮氣化爐的流動傳熱、傳質(zhì)特性以及CH, +CO, =2H2 +2C0氣化反應(yīng)的過程) ,對碳轉(zhuǎn)化率高、反應(yīng)接近平衡的CO2 +H2 =C0+ H20工況預(yù)測相對較好,而對于沒有達(dá)到化學(xué)平衡的工氣流床氣化過程是煤炭在高溫下的多相熱化況則相對預(yù)測較差[”。平衡模型有化學(xué)計量和非學(xué)反應(yīng)過程,反應(yīng)過程非常復(fù)雜,可能進(jìn)行的化學(xué)化學(xué)計量2種類型,前者是通常所說的平衡常數(shù),反應(yīng)很多,概括來說有以下幾種[2。后者是受質(zhì)量守恒和非負(fù)限制約束的Gibbs自由能(1)粉煤的干燥裂解及揮發(fā)物的燃燒氣化最小化方法,從本質(zhì)上說，兩者是等價的"]。C.H。+(m+n/4) 02=m CO2 +(n/2) H20根據(jù)粉煤氣化爐碳轉(zhuǎn)化率高高溫下反應(yīng)接近C.H。+(m/2) O2=m CO+(n/2) H2平衡的特征,本文選擇了反應(yīng)平衡模型用于模擬，2C0 + O2 =2CO2并應(yīng)用Gibbs自由能最小化方法。然而在實際的氣2H2 +02 =2H2O流床煤氣化工藝過程中,通常只有部分碳被氣化，CH, +202 =2H20 +CO2其轉(zhuǎn)化率取決于熱力學(xué)、化學(xué)動力學(xué)、流體動力學(xué)、(2)固體顆粒與氣化劑間的反應(yīng)在高 溫條熱量質(zhì)量傳遞、停留時間以及顆粒尺寸分布等因件下,脫除揮發(fā)分的粉煤固體顆粒或半焦中的固定素。同時,系統(tǒng)與自然環(huán)境有熱量傳遞，系統(tǒng)有一炭與氣化劑(02、水蒸氣)之間進(jìn)行氣化反應(yīng),以及定的熱損失而影響系統(tǒng)的熱效率(9]。因此本文引固定炭與水蒸氣進(jìn)行氧化還原反應(yīng)。入實際工業(yè)操作過程中的碳轉(zhuǎn)化率數(shù)據(jù)和估算的C+O2=CO2熱量損失用以修正模擬結(jié)果。2C +O2 =2C03模型的建立C +H20=H2 +COC +2H20 =2H, +CO2通過煤氣化過程分析,可以將其理想地分為煤(3)生成的氣體與固體顆粒間的反應(yīng)高溫的裂解和煤的燃燒2個過程。裂解過程利用Dcomp的半焦顆粒與反應(yīng)生成氣的反應(yīng),以及在高溫條件模塊模擬,它是一個僅計算收率的簡單反應(yīng)器下,煤中的硫與還原性氣體發(fā)生反應(yīng)。Ryield。Ryield的主要功能是將粉煤分解成單元素C+CO2=2 CO分子(純元素C、S、H2、N2 .02、C12)和灰渣( Ash) ,并C +2H2 =CH將裂解熱( QDcomp)導(dǎo)人Burn模塊。Dcomp 模塊1/2S2+H2 =H,S同時還考慮碳的不完全轉(zhuǎn)化，裂解后生成未燃盡碳1/2S2 +CO =COS(UBC)。Dcomp 模塊需給定粉煤裂解溫度和碳轉(zhuǎn)(4)反應(yīng)生成的氣體彼此間反應(yīng)在高 溫條中國煤化工:值大小對整個流件下，反應(yīng)生成氣體的活性很強(qiáng),彼此之間存在可程的YH物料衡算時,根據(jù)逆反應(yīng)。給定自CN M H G碳(UBC)加到灰CO +H20=H2 + CO2(Ash)中以便于Bum模塊的計算。Bum 模塊采用CO +3H2 =CH, + H20Gibbs反應(yīng)器單元進(jìn)行模擬,它是-個基于Gibbs自●16.化肥設(shè)計2008年第46卷由能最小化原理的反應(yīng)器,在同時考慮熱損失立的模型進(jìn)行檢驗,同時以沾化煤種為例,說明氣化(Q.)的前提下求得氣化爐的出口組成(粗合成爐的散熱損失取輸入煤熱值的2%左右的合理性。氣、Ash)和溫度。4.1 神華煤種氣化檢驗煤氣化的模擬流程見圖1。模擬過程中Coal、神華煤種的工業(yè)分析和元素分析見表2,煤氣Ash定義為非常規(guī)(NC)組分,生成的粗合成氣包括化操作條件見表3 ,煤的熱值為29. 88 MJ/kg,模擬CO .H2、CO2、CH4、Ar、N2.H2S .COS、H20、02、HCl、值與文獻(xiàn)值的比較見表4。表2神華煤種的工業(yè)分析和元素分析HCN等氣體成分。工業(yè)分析.:/%元素分析,wg/%.MAVFCCHN0分解反應(yīng)器產(chǎn)品173459某→轉(zhuǎn)化率75.074.49 0.96 0.42 0.01 12. 05模型表3神華煤氣化操作條件燕汽熱損失圖1煤氣化模型示意物流名稱某氮?dú)庋鯕馑魵鈮毫?MPa.04.155.05用AspenPlus軟件計算時,將涉及到常規(guī)組分溫度/C80180300和非常規(guī)組分。對于常規(guī)組分,包括常規(guī)固體組分(即組成均勻,有確定分子量的固體),用RK-Soave質(zhì)量流率/kg.s-121.591.17.52.16方程計算物質(zhì)的相關(guān)熱力學(xué)性質(zhì)。RK- Soave方程表4模擬值與文獻(xiàn)值的比較多半用于氣體加工、煉油等工藝過程的計算。適用項目H20 H2:0:O22 H2S 出口溫度/C的體系為非極性或弱極性的組分混合物,如烴類及文獻(xiàn)值1.84 28.72 64.23 1.2 4.14 0.1241450CO2、H2S、H2等輕氣體。該方程尤其適用于高溫、高模擬值1.78 28.13 64.23 1.201 4.144 0.124 1421.1壓條件,如烴類加工、超臨界萃取等。本文計算的注:誤差(各成分的平方誤差和)為0.3517。流粉床煤氣化工藝是在高溫、高壓條件下進(jìn)行的，4.2沾化煤種氣化檢驗氣化產(chǎn)生的組分多為輕氣體,因此RK- Soave方程沾化煤種的工業(yè)分析和元素分析見表5,煤氣是比較適合本工藝過程的。化操作條件見表6 ,煤的熱值為23. 88 M]/kg。由于非常規(guī)固體組分是指不同種類的固體混合物。沾化煤種的灰熔點約為1550 C,操作過程中需要.Aspen Plus對這類物質(zhì)作了簡化處理,認(rèn)為它不參加入助熔劑以將溫度降低到1500 C左右。模擬值與化學(xué)平衡和相平衡,只計算其密度和焓。Aspen與文獻(xiàn)值的比較見表7。.表5沾化煤種的工 業(yè)分析和元素分析Plus一般用HCOALGEN模型來計算煤的焓,這個模型包含了燃燒熱、標(biāo)準(zhǔn)生成焓和熱容的不同關(guān)聯(lián)工業(yè)分析.w/%元求分析,wg/%MAvFCcH式。本文選用的關(guān)聯(lián)模型見表1。.2 16.33 34 49.7 74.0 4.8 1.6 1.7 0.0 17.9表1選用的關(guān)聯(lián)模型熱力學(xué)函數(shù)關(guān)聯(lián)模型表6沾化煤氣化操作條件燃燒熱Boie關(guān)聯(lián)物流名稱.某石灰石氮?dú)庋鯕馑魵鈽?biāo)準(zhǔn)生成焓燃燒熱基礎(chǔ)上的關(guān)聯(lián)壓力/MPa .4.0 4.0 4.15 4.15 5.05熱容Kirov關(guān)聯(lián)00質(zhì)量流率/kg.s-I27.620.95 2.74 20.55 0. 92焓計算的基準(zhǔn)為1.013 25x10* Pa, 298.15K下組分的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。DCOALIGT 模型用于計算煤的真表7模擬值與文獻(xiàn)值的比較實的干基密度。煤的焓和密度計算都要用到煤的特項目H2O H2_c0 COzNz H2S 出口溫度/心性數(shù)據(jù)，如工業(yè)分析數(shù)據(jù)元素分析數(shù)據(jù)和硫分析數(shù)文獻(xiàn)值6.338 22.278 60.821 4.70 5.228 0.4491500據(jù)。本文模擬的氣化煤的碳轉(zhuǎn)化率為99.5% ,氣化模擬“中國煤化工19.39 1500爐的散熱損失取輸入煤熱值的2%左右。注:誤THCNMHG4.34模型的檢驗天堿煤種的工業(yè)分析和元素分析見表8,煤氣本文通過對神華、沾化和天堿煤種的模擬,對建化操作條件見表9 ,煤的熱值為28. 581 3 MJ/kg,模第3期張宗飛等基于Aspen Plus的粉煤氣化模擬●17●擬值與文獻(xiàn)值比較見表10。5.1氣化壓力表8天堿煤種的工業(yè)分析和元素分析在氧煤比和蒸汽煤比保持定值的條件下,改變工業(yè)分析,ug/%元素分析,0g/%氣化壓力,計算結(jié)果見表11。MAvFCCHNsCI0表11氣化壓力對煤氣化反應(yīng)的影響12.1 42 45.9 83.9 4.78 0.78 0.71 0.01 10.23氣化壓力氣化溫度煤氣化摩爾百分 比組成(粗合成氣)/%/MPa /心 H2OH2:o CO2CH4表9天堿煤氣化操作條件2.01417.2 1.747 28.242 64.420 1.184 2.073 x10-2物流名稱煤二氧化碳氧氣水蒸氣3.01419.8 1.763 28.191 64.417 1.195 4. 387 x 10-2壓力/MPa4.04.154. 155.053.51420.6 1.773 28.161 64.415 1.201 5.813x10-2溫度/C80001421.2 1.783 28.128 64.413 1.208 7. 395 x10-2質(zhì)量流率/kg.s-1 23.34_4.0418.950.76由表11中可以看出,對整個煤氣化反應(yīng)體系表10模擬值與文獻(xiàn)值比較而言,由于溫度比較高,氣化壓力對煤氣化反應(yīng)影項目H20 H2 co CO2 N2 H2S 出口溫度/C響很小。隨著氣化壓力的升高,只有甲烷的生成量文獻(xiàn)值6.62 19.71367.802 5.227 0.299 0.1831 600有微量提高。但在實際生產(chǎn)過程中，隨著氣化壓力模擬值4.92 21.21 69.31 3.93 0.288 0.1821 601的提高,單位時間可獲得的氣體量增加,產(chǎn)能增加。5.2氣化溫度注:誤差(各成分的平方誤差和)為9.3938。為研究氣化溫度對氣化過程的影響，筆者引人4.4 氣化爐散熱損失檢驗沾化煤的總熱值為23. 88 MJ/kg x27. 62 kg/s x熱損失這-參數(shù),用熱損失來表征氣化溫度的影3 600 s/h =2374 436. 16 MJ/h,氣化爐總的熱損失為響。模擬熱損失由0變化到2.0%時,氣化產(chǎn)品的組成和溫度的計算結(jié)果見表12。由表12可見:隨80 000 MJ/h,占煤總熱值的3. 369%。著熱損失增大,氣化溫度降低,煤氣化反應(yīng)和CO2還(1)灰渣帶來的熱損失計算灰渣吸熱=灰渣顯熱+灰渣潛熱=CmOT + Hm原反應(yīng)減弱,導(dǎo)致CO和H,含量下降;隨著氣化溫式中,C為灰渣的平均熱容,kJ/kg●C; m為灰渣度降低,變換反應(yīng)平衡點右移,導(dǎo)致CO2和H含量的質(zhì)量流率,kg/s; OT為液態(tài)灰渣與進(jìn)氣化爐的增加。綜合作用的結(jié)果是H2和CO2含量增加,CO含量減少。灰渣的溫度差,C; H取251kJ/kg。表12不同氣化溫度 下的氣化結(jié)果(2)灰渣的平均比熱容計算C=0.712 +0.251 x10-3(ta +t2)熱損失濕基組成摩爾比%干 基組成摩爾比/%溫度H20 H2co CO20+H2C式中,ta為液態(tài)灰渣的溫度,C; t2為經(jīng)粒化水冷卻0.1.89 28.11 64.56 1.0494.4551 631后的灰渣溫度,一般取50 C。0.5 1.87 28.13 65.54 1.0695.4551 589沾化煤的1。=1 500 C ,ta =50 C ,灰渣的平均1.0 1.84 28.14 64.51 1.0994.387比熱容=1.101 05 kJ/kg●C ;灰渣的質(zhì)量流率m=1.1.82.28.147 64.48 1.1394.344150427.62x(1 -2%) x16.3% +0. 95=5.36 kg/s, OT2.1.8028.148 64.45 1.1794.2951462=1500-80=1420C,計算得到灰渣吸熱量為35 012. 4 MJ/h。5.3 氧煤比氣化爐散熱量=氣化爐總的熱損失-灰渣吸熱量氧煤比是煤氣化過程的一個重要操作條件,按=80 000 MJ/h -35 012.4 MJ/h =44 987.6 MJ/h照最理想的工況,氣化劑和煤中氧的總和應(yīng)該剛好占總煤熱值的比例:與煤反應(yīng)完全生成CO,但這是不可能做到的。首44 987.6 MJ/h/2 374436.16 MJ/h x 100% =1.895%先,氣化系統(tǒng)中的很多反應(yīng)是可逆反應(yīng),有CO存在計算數(shù)據(jù)驗證了“氣化爐散熱損失取煤總熱值的同時必有一-定量的CO2和H2O存在;其次,在實的2%左右”的合理性。際生產(chǎn)埸作中再老電與化護(hù)的與化溫度,氧量對系.統(tǒng)溫中國煤化工度直接影響煤氣5操作條件對氣化產(chǎn)物組成的影響中(YHCNMHG以神華煤種為例，通過計算考察改變操作條件如圖2所示，氧煤質(zhì)量比增加,燃燒反應(yīng)加強(qiáng)，系對煤氣化性能的影響。統(tǒng)溫度升高。氧煤質(zhì)量比的增加意味著更多的CO和化肥設(shè)計2008年第46卷H,燃燒生成CO2和H20,同時因溫度的升高使水煤氣1460 [1450 t反應(yīng)平衡點左移,Co和H20體積分?jǐn)?shù)增加,CO2和H21440 I體積分?jǐn)?shù)降低。王同章(01 指出:對于一定的氣化爐，1430 t在水煤氣質(zhì)量比一-定時， 氧煤質(zhì)量比過低,將使氣化爐c 14101400 t溫度降低,碳轉(zhuǎn)化率降低;氧煤質(zhì)量比過高,將使煤氣1390品質(zhì)降低,這中間存在-一個最佳的氧煤質(zhì)量比。筆者138040.1 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15 0.I6 0.17得出了相同的結(jié)論,對神華煤氣化而言,最佳的氧煤比蒸汽煤比/ kg. kg'為0.8 ~0.82,見圖3。圖4蒸汽煤比對氣化溫 度的影響18008017001600;60I15001400s 401300K 30|12002(11001010000.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 082 0.86 0.88L上0.1 0.11 0.12 0.13 0.14 0.5 0.16 0.17氟煤比/ kg.kg"蒸汽煤比/ kg. kg '圖2氧煤比對氣化溫度的影響圖5蒸汽煤比對煤氣關(guān)鍵組分摩爾百分比含的影響95◆- CO;■-H2;▲-CO2906結(jié)論(1)文中以Aspen Plus 為模擬工具,應(yīng)用Gibbs75-自由能最小化方法建立了煤氣化模型,并將計算結(jié)70果與文獻(xiàn)值進(jìn)行了比較,結(jié)果表明:對采用N,輸送氧煤比/ kg.kg"'粉煤的氣化過程能夠很好地模擬,而對采用CO2輸圖3氧煤比對有效氣體摩爾百分比含 的影響送粉煤的氣化過程的模擬效果偏差較大。(2)對不同操作條件的氣化性能進(jìn)行了研5.4蒸汽煤比水蒸氣作為氣化劑,一方面使反應(yīng)C +H20(g) =究,結(jié)果表明:①溫度是影響系統(tǒng)反應(yīng)進(jìn)程的關(guān)CO +H,得到加強(qiáng),增加煤氣中H2、CO的體積分?jǐn)?shù);另鍵因素,溫度的升高使氣化過程得到強(qiáng)化,同時-方面能夠降低氣化系統(tǒng)的溫度,使氣化溫度不至于隨著CO和H2體積分?jǐn)?shù)增加，CH、CO2和H2O體.積分?jǐn)?shù)相應(yīng)減少;壓力的提高也使氣化過程得到太高。蒸汽煤比對氣化性能的影響見圖4和圖5。在強(qiáng)化,有利于甲烷的生成,但總體上來看,對最終較低的蒸汽煤比條件下,氣化溫度較高,抑制了水煤氣煤氣組分影響較小。②通過對氣化劑煤質(zhì)量比的變換反應(yīng),此時CO保持較高的濃度,當(dāng)蒸汽煤比增的分析,認(rèn)為對于給定的氣化爐,存在最佳的氧加時,變換反應(yīng)加劇,H2、CO,量增加,C0減少。在煤煤質(zhì)量比,可使氣化過程和煤氣組分達(dá)到最優(yōu)，氣化過程中，蒸汽的加入主要是為了調(diào)節(jié)氣化溫度。例舉了最佳的氧煤質(zhì)量比的范圍;在氣化劑中加如果有H產(chǎn)品時,添加蒸汽也可以調(diào)節(jié)H產(chǎn)量,但蒸人適量的水蒸氣不僅能夠增加煤氣中零排放氣汽加入量過多時,會造成蒸汽的浪費(fèi)。體H2的體積分?jǐn)?shù),控制爐溫不致過高,同時還能當(dāng)氧煤質(zhì)量比- -定時,水蒸氣煤質(zhì)量比太小會降低氧耗量(因H20中含有氧);水蒸氣過多將導(dǎo)致氣化溫度過高,所需設(shè)備材料要求也相應(yīng)提導(dǎo)致爐溫降低,影響氣化過程。高,成本增加;水蒸氣煤質(zhì)量比太大會導(dǎo)致系統(tǒng)氣(3)文中建文的植刑環(huán)有待進(jìn)一步完善的地化溫度太低,煤氣品質(zhì)下降,碳轉(zhuǎn)化率下降,性能下方,例中國煤化工失只是簡單的認(rèn).降。最佳水蒸氣煤質(zhì)量比的獲得還要考慮工程設(shè).為是輔YHCNMHGo2輸送粉煤的過備等其他因素。鑒于此,筆者在這里未給出最佳水程模擬效果不好等。蒸氣煤質(zhì)量比的范圍。(下轉(zhuǎn)第26頁)化肥設(shè)計2008年第46卷--科技股份有限公司加大了甲醇?xì)庀啻呋撍ㄒ鹤龇磻?yīng)尾氣洗滌塔的吸收劑，減少了外排尾氣中的研究開發(fā)力度，開發(fā)出完善、先進(jìn)、獨(dú)特的生產(chǎn)工的甲醇含量。同時由于降低了二甲醚精餾塔進(jìn)料藝技術(shù)。與國內(nèi)外現(xiàn)有甲醇?xì)庀啻呋撍ㄏ啾龋募状紳舛?使得二甲醚分離難度降低,回流比減該工藝具有較大的改進(jìn)和創(chuàng)新,處于國際先進(jìn)水少,從而節(jié)省了蒸汽消耗。平。甲醇?xì)庀喾ㄐ录夹g(shù)工藝流程見圖4。(5)采用自行研究開發(fā)的專用催化劑，規(guī)模生產(chǎn),活性好,熱穩(wěn)定性好,脫水反應(yīng)選擇性在99.5%以上。由于分離過程設(shè)置先進(jìn)合理,甲醇和二甲醚廣冷卻吸收二精餾分園的分離損耗低,有效地保證了甲醇消耗這一主要消中顯究大一股水反閥產(chǎn)品世國二院產(chǎn)品。耗指標(biāo)。甲醇消耗低于國內(nèi)外同類技術(shù)。(6)擁有2項中國發(fā)明專利(專利號:ZL-95 -甲醇、水1 - 13028.5和專利號:ZL - 204 - 102020.5)0.廢水。(7)與國內(nèi)外同類技術(shù)相比,裝置投資少、生圖4甲醇?xì)庀喾ㄐ录夹g(shù)工藝流程產(chǎn)成本低。與其他甲醇?xì)庀啻呋撍ㄏ啾龋撋a(chǎn)工藝國家科技部已指定西南化工研究設(shè)計院和四具有以下特點。川天- -科技股份有限公司為“非石油路線含氧化合(1)與甲醇裝置聯(lián)產(chǎn)時,以粗甲醇為原料,可大物制備關(guān)鍵技術(shù)”中“甲醇制二甲醚大型化工程開幅度降低生產(chǎn)成本(主要降低蒸汽消耗,每噸二甲醚發(fā)"國家科技支撐計劃課題的完成單位。該技術(shù)的產(chǎn)品以粗甲醇為原料可減少蒸汽消耗1.6t左右)。先進(jìn)性和可靠性已在近年投產(chǎn)的20多套裝置上得(2)反應(yīng)器采用多段冷激式固定床,催化劑裝到驗證。目前由西南化工研究設(shè)計院和四川天--填容量大、投資低、反應(yīng)溫度適當(dāng)、副反應(yīng)少,易于科技股份有限公司轉(zhuǎn)讓技術(shù)并進(jìn)行工程設(shè)計的二大型化。多段冷激式固定床既避免了絕熱式固定甲醚生產(chǎn)能力為10 ~ 200 kUa的裝置有近60套,其床反應(yīng)器溫升太高造成副反應(yīng)增加、甲醇單程轉(zhuǎn)化中100 kt/a裝置17套,200 kt/a裝置6套。2007年率偏低的弱點,又克服了換熱式固定床和等溫管式4月,建于湖北天茂集團(tuán)公司的100 kUa甲醇制二固定床反應(yīng)器尺寸過大催化劑裝填容量過小的缺甲醚裝置的投產(chǎn)和達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)驗收,使該項二甲醚生產(chǎn)技術(shù)向大型化邁出了堅實的一步。點(專利保護(hù)關(guān)鍵技術(shù))。(3)采用獨(dú)特的汽化提餾塔結(jié)構(gòu)和分離工藝，4結(jié)論不設(shè)置用于回收未反應(yīng)甲醇的甲醇提濃塔,汽化提餾塔具有原料甲醇汽化、回收甲醇提濃、分離排除(1)二甲醚是國家認(rèn)可的主要替代能源,作為原料帶來的水和反應(yīng)生成的水等3個功能，既簡化燃料,二甲醚熱效率高,無毒無害,對環(huán)境的負(fù)面影了流程,減少了投資,又有效地減少了蒸汽消耗。響小,替代對象LPG和柴油的消費(fèi)量大,是市場前每噸產(chǎn)品二甲醚的蒸汽消耗比國內(nèi)外同類技術(shù)低景最好的替代能源。(2)無論從投資還是從生產(chǎn)成本的角度分析,0.5~0.8 t(專利保護(hù)關(guān)鍵技術(shù))。(4)以二甲醚精餾塔塔釜排出的甲醇-水溶甲醇?xì)庀喾ㄐ录夹g(shù)均是二甲醚首選的生產(chǎn)方法。收稿日期: 2007-12-24(上接第18頁)els. USA: Aspen Technology , 2000.參考文獻(xiàn):[6] Aspen Tenlogy. Aspen Plue Ceting Started Solide. USA: AspenTechnology, 2000.[1]王輔臣,我欣,劉海峰,于廣鎖,周志杰,于遵宏. Shell 粉堞氣化[7]昊學(xué)成,王勤輝,駱仲泱,方夢祥,岑可法.氣化參數(shù)影響氣流床爐的分析與模擬[J].大氮肥2002, 25(6) :381 -384.[2]林立.AspenPlus軟件應(yīng)用于煤氣化的模擬[J].上海化工，的模擬研究( 1)-模型建 立及驗證[J].浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版) ,004,38( 10);1361 - 1366.2006 ,31(8);10-13. .[3]汪洋,代正華,于廣鎖,于遵宏運(yùn)用Gibs自由能最小化方法模[8] SN中國煤化工nction equilibrium analy-Wiley, 1982.擬氣流床煤氣化爐[J].煤炭轉(zhuǎn)化2004,27(4)27 -33.[9]代TYHC N M H G遵宏.氣流床煤氣化的[4] Aspen Technology. Aspen Plus User Guide. USA: Aspen Technolo-Gibse自由能最小化模擬[].燃料化學(xué)學(xué)報,2005 ,23(2);129 - 13.g, 2000.[10]王同章.煤炭氣化原理與設(shè)備[ M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社200.[5] Aspen Technology. Aspen Plus Physical Property Methods and Mod-收稿日期: 2008-03-12