Shell气化炉模拟分析：碳转化率与氧煤比优化

"Shell粉煤气化流程模拟分析与优化" Shell粉煤气化流程是现代煤化工领域中的关键工艺，主要用于将煤炭转化为合成气，以便进一步生产烯烃和其他化学品。大唐多伦煤制烯烃项目中采用的Shell气化炉是这种工艺的典型应用，其特点是具有较高的碳转化率和在高温下接近化学平衡的反应状态。为了优化和稳定运行该装置，研究人员基于Gibbs自由能最小化法构建了一个Shell粉煤气化的平衡模型。 Gibbs自由能最小化法是一种化学反应平衡计算方法，通过这个方法，可以预测在一定温度和压力下，系统会趋向于哪种化学组成的平衡状态，以达到最低的自由能。在这个模拟过程中，研究人员考虑了气化反应的限制和热损失修正，确保计算结果与实际运行数据的吻合度。 利用建立的模型，研究者深入探究了几个关键参数对气化性能的影响。首先，碳转化率的提升被发现能够增加有效气体（如CO、H2）的组成，这是提高能源效率和经济效益的关键因素。其次，比较了不同煤粉输送载气（CO2和N2）的效果，发现在相同流量下，CO2作为载气时，生成的有效气组成稍高于使用N2的情况。这可能是因为CO2参与了部分反应，增加了有效气体的生成。 此外，研究还关注了氧煤比对气化性能的作用。氧煤比是指氧气与煤的质量比，是控制反应强度和产物组成的重要参数。随着氧煤比的增加，有效气组成起初增加，但当比例过高时，由于过量氧气可能导致副反应的发生，使得有效气组成下降。在特定工况下，研究确定了最佳的氧煤比为0.86，这个比例能实现最优的气体产出和反应效率。 基于此最佳氧煤比，研究人员进一步对不同操作负荷条件下的氧煤比进行了优化，以适应各种运行场景，确保在各种负荷下都能维持气化过程的高效和稳定。这些研究成果不仅有助于大唐多伦煤制烯烃项目的运行优化，也为其他类似的粉煤气化装置提供了重要的理论指导和技术支持。 关键词：AspenPlus；粉煤气化；模拟；氧煤比；优化 中图分类号：TQ546 文献标志码：A 文章编号：1006-6772(2015)06-0072-04 SimulationandoptimizationofShellpulverizedcoalgasificationprocess JIAJinghua,ZUOYubang,LIUXin,KANGShanjiao,LIUJia'nan,MEIChangsong,LIChunqi (DatangInternationalChemicalTechnologyResearchInstituteCo.,Ltd.,Beijing100070,China) Abstract:InordertoprovidetechnicalsupportforShellgasifierofDatangDuoluncoaltoolefinproject,abalancemodelofShellpulver- izedcoalgasificationwasestablishedbasedonGibbsfreeenergyminimizationmethodusingAspenPlusaccordingtothecharacteristicsof gasificationreactions...