含CO_2气化剂煤气化反应的研究

【摘要】：随着经济的高速发展，对能源的需求日益增长，我国以煤为主的能源消费结构在相当长的时期内将不会改变。研制和推广应用煤炭气化技术是提高煤炭利用效率，减少煤直接燃烧带来环境污染的主要途径。 基于此，本文利用ASPEN PLUS软件建立煤的干燥和气化模拟流程,通过元素守恒、平衡常数计算、文献数据对比等方法对建立的模拟流程进行验证。模拟结果与实验数据吻合，说明该模拟流程具有一定的可靠性。 本文利用建立的煤干燥模拟流程对煤样进行干燥模拟，考察达到煤干燥要求的介质温度与质量流率的关系，并确立了达到干燥要求最佳操作条件，分析了拐点产生的原因。 利用建立的模拟流程对煤样进行了气化模拟，研究了CO_2锊代部分水蒸气作为气化剂的可能性，得出合理二氧化碳配比（CO_2/H_2O=l/4),并在固定CO_2进气量时，考察气化压力、氧煤比、水煤比以及因素交互作用对粗煤气组成的影响，以CO+H_2为考察指标得出最佳操作条件。单因素模拟结果表明：氧煤比和水煤比较气化压力对模拟产物组成的影响更为显著。正交模拟结果表明：氧煤比和水煤比的交互作用在气化过程中对模拟产物组成的影响较氧煤比、水煤比等单个因素更为显著。单因素模拟获得的最佳操作条件，压力4MPa,氧煤比0.68kg/kg,水煤比0.08kg/kg,气化温度1331°C, CO_2+H_2摩尔百分含量为0.9868;正交实验获得的最佳工况为气化压力3MPa,氧煤比0.65kg/kg,水煤比0,08k°g/kg,气化温度1469C,(：02+112摩尔百分含量为0.9885。综合考虑有效气体含量和耗氧量等因素，确定正交模拟获得操作条件为最佳操作条件。 【关键词】：煤气化 二氧化碳 煤干燥 ASPEN PLUS 模拟研究
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TQ541
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-11
• 1.1 课题的研究背景8-9
• 1.1.1 中国能源现状8
• 1.1.2 煤利用引起的环境问题及预防8-9
• 1.1.3 煤气化技术的作用9
• 1.2 论文的研究内容及思路9-11
• 1.2.1 研究内容9-10
• 1.2.2 题目来源10
• 1.2.3 创新点10-11
• 第二章 文献综述及理论研究11-29
• 2.1 煤气化技术研究现状11-13
• 2.1.1 煤气化技术发展概况11
• 2.1.2 煤气化工艺分类及应用11-13
• 2.2 典型的气流床工艺系统13-14
• 2.3 CO_2作为气化剂的相关介绍14-16
• 2.3.1 CO_2引起的环境问题14-15
• 2.3.2 CO_2替代部分气化剂的可行性15-16
• 2.4 煤的气化反应16-22
• 2.4.1 煤的热解过程16-17
• 2.4.2 煤的气化过程17-19
• 2.4.3 气化反应的主要影响因素19-21
• 2.4.4 煤气化工艺主要性能评价指标21-22
• 2.5 气化过程中工艺条件的选择原则22-23
• 2.5.1 操作温度22
• 2.5.2 操作压力22-23
• 2.5.3 氧煤比23
• 2.5.4 蒸汽煤比23
• 2.6 煤气化反应数值模拟的发展现状23-25
• 2.6.1 ASPEN PLUS24
• 2.6.2 ASPEN PLUS 在煤气化方面的应用24-25
• 2.7 试验平台流程说明25-26
• 2.8 工艺过程模拟基本流程26-28
• 2.9 模块介绍28
• 2.10 本章小结28-29
• 第三章 煤的预热干燥模拟29-36
• 3.1 流程建立29-31
• 3.1.1 模拟的煤种30-31
• 3.1.2 操作条件的选择31
• 3.2 流程的验证31-32
• 3.3 模拟数据分析32-34
• 3.4 本章小结34-36
• 第四章 气化流程的建立及验证36-47
• 4.1 平衡常数法36-39
• 4.1.1 确定独立反应36-37
• 4.1.2 元素平衡关系37-38
• 4.1.3 热量平衡方程（298.15K）38
• 4.1.4 化学平衡方程38-39
• 4.2 Gibbs 最小值法模型39-42
• 4.2.1 模型的假设39
• 4.2.2 模型计算原理39-41
• 4.2.3 流程建立41-42
• 4.3 流程可靠性验证42-46
• 4.3.2 元素守恒的检验43-45
• 4.3.3 平衡检验45-46
• 4.4 本章小结46-47
• 第五章 研究影响气化组成的因素47-61
• 5.1 数据换算47-48
• 5.1.1 基准47-48
• 5.1.2 发热量48
• 5.2 CO_2/H_2O 对气化结果的影响48-50
• 5.3 氧碳比对气化结果的影响50-53
• 5.4 蒸汽煤比对气化结果的影响53-55
• 5.5 压力对气化结果的影响55-56
• 5.6 正交实验56-60
• 5.7 本章小结60-61
• 第六章 结论61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-66
• 攻读硕士期间发表论文66-67
• 详细摘要67-75

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