ASPENPLUS模拟下的固定床纯氧连续气化炉优化与影响因素研究

本文主要探讨了基于Aspen Plus过程模拟软件的固定床纯氧连续气化炉的模拟研究。固定床气化炉的数值模拟自20世纪70年代开始逐渐发展，研究人员通过建立数学模型来理解和优化这一复杂的化学过程。Aspen Plus作为一种通用的流程模拟软件，其强大的物料性质数据库使得它成为煤气化工艺的理想选择。然而，由于固定床反应过程的复杂性，模型构建通常需要预设产物分布，再通过数学方法推导理想反应行为。 在固定床气化过程中，气化剂（如氧气和水蒸气）与原煤逆流接触，模拟器需设计特殊模型来精确反映炉内实际反应情况。例如，陈世豪等人采用串联全混流反应器模型结合FORTRAN气化动力学程序；Pickett等则针对城市垃圾原料建立了固定床IGCC的Aspen模拟；朱有健等人利用AspenPlus建立了固定床煤气化炉的模型，并通过现场数据验证模型的准确性；HE等人则将Aspen与数学模型相结合，模拟多层反应过程，包括干馏、气化和燃烧阶段。 文章关注的焦点是昌昱公司开发的固定床纯氧连续气化技术，它以无烟煤或焦炭为原料，采用纯氧和水蒸气作为气化剂，生产高质量的水煤气。这个过程中涉及的主要反应包括碳与氧气生成二氧化碳和一氧化碳。作者刘四威、朱鼎等通过Aspen Plus模拟该技术，旨在探究蒸氧比（即气化剂中氧气与碳的摩尔比）和气化压力对气化性能的影响，如煤气的有效气含量（主要指氢气和一氧化碳）、蒸汽分解率以及甲烷含量的变化。 研究发现，随着蒸氧比的增加，煤气的有效气含量可能会降低，同时蒸汽分解率也会下降。另一方面，气化压力的提高会导致煤气有效气含量减少，蒸汽分解率同样会下降，但甲烷含量会有所上升。这些模拟结果对于优化固定床纯氧连续气化工艺参数、提升能源转化效率具有重要的指导意义。 本文的工作为固定床纯氧连续气化工艺的理论分析和实践应用提供了有价值的数据支持，展示了Aspen Plus在这一领域中的实用价值和潜力。通过深入理解和模拟，可以更好地掌握这一环保气化技术的关键参数，从而推动其在工业生产中的广泛应用。