煤气化过程的动态模拟与优化

发布时间：2023-02-05 16:42

　　煤气化技术是煤化工产业链的核心技术,尤其是以气流床气化法为代表的煤气化技术。论文首先对德士古气化过程进行了稳态模拟与优化,然后在此基础上进行了动态模拟,为开发煤气化工艺包鉴定了基础。以德士古水煤浆气化炉为研究对象,分析了气化过程的发生的反应,得到反应体系的独立反应数为3。在此基础上计算得到气化反应中H2的最高摩尔分数为60.9%,此时CO的摩尔分数为0,H2的最低摩尔分数为31.4%,此时CO2的摩尔分数为0。在Aspen Plus软件中,建立了基于Gibbs自由能最小化的德士古水煤浆气化过程的稳态模拟,并将模拟结果与实际数据进行对比,模拟结果与实际过程吻合较好。在此基础上考察了水煤浆浓度、氧煤比、热损失、碳转化率这几个因素对气化结果的影响,同时考察了水的用量对水汽比的影响。最后,建立了德士古气化炉的操作线。在稳态模拟的基础上,建立了水煤浆气化过程的动态模型,根据工业过程实际情况,建立了气化炉的控制系统,分析了煤浆流量和煤浆浓度扰动对气化过程关键参数的影响。对于煤浆浓度阶跃±5%,水量减少,温度增加,但是偏差非常的小,只有不到0.4 oC,此系统达到平衡时所需要的时间在2.5 h左右。... 

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
符号一览表
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 气流床气化技术概述
        1.2.1 德士古气化技术的特点
        1.2.2 德士古气化过程的工艺条件与指标
    1.3 气流床气化过程的模型化研究现状
        1.3.1 热力学平衡模型
        1.3.2 气化炉的速率模型
    1.4 流程模拟软件在化工中的应用
        1.4.1 概述
        1.4.2 过程仿真方法
        1.4.3 商业化流程模拟软件
    1.5 论文的研究内容
2 煤气化过程的反应体系分析与平衡计算
    2.1 化学反应过程体系分析
    2.2 煤气化过程的分析
    2.3 气化过程的物料与能量衡算
        2.3.1 概述
        2.3.2 煤的数据组成
        2.3.3 气化过程的物料衡算
        2.3.4 热量平衡
    2.4 小结
3 德士古煤气化过程的稳态模拟
    3.1 德士古水煤浆气化过程概述
        3.1.1 煤浆制备单元
        3.1.2 气化单元
        3.1.3 水洗单元
        3.1.4 灰水处理单元
    3.2 德士古水煤浆气化过程的建模
        3.2.1 气流床气化过程的建模分析
        3.2.2 水洗过程的建模分析
        3.2.3 组分规定与计算
        3.2.4 物性方法的选择
    3.4 德士古水煤浆气化过程的稳态模拟
    3.5 小结
4 灵敏度分析与气化炉操作线建立
    4.1 水煤浆浓度对气化结果的影响
    4.2 氧煤比对气化结果的影响
    4.3 碳转化率对气化结果的影响
    4.4 气化工艺用水量对水汽比的影响
    4.5 气化炉操作线的建立
    4.6 小结
5 德士古气化过程的动态模拟与控制
    5.1 概述
        5.1.1 稳态模拟转换到动态模拟
        5.1.2 设备尺寸确定
        5.1.3 控制器参数的确定
    5.2 德士古气流床气化过程的动态模拟
        5.2.1 基于稳态模拟简化稳态模型
        5.2.2 气化过程的动力学
        5.2.3 气化过程动态模型和控制点的添加
    5.3 气化过程的动态分析
        5.3.1 煤浆浓度变化的影响
        5.3.2 煤浆流量变化的影响
    5.4 小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录



本文编号：3735321