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第 43卷 第 2期 煤 化 工 Vo1．43 No．2 2015年 4月 CoalChemiealIndustry Apr．2015 Shell褐煤气化模拟计算分析 贾靖华 ，左玉帮 ，刘 鑫 ，康善娇 ，刘佳男1，梅长松1，李春启1，陈二孩z，颜昌玉2 (1．大唐国际化工技术研究院有限公司，北京 100070； 2．大唐内蒙古多伦煤化工有限责任公司，内蒙古 多伦 027300) 摘 要 以大唐多伦煤制烯烃项 目She11气化炉为研究对象 ，基于 Gibbs自由能最小化法，通过反应平衡 限制和热损失修正，建立了Shel1褐煤气化平衡模型 ，计算结果与运行数据吻合较好。同时，研究了不同操作条 件对气化性能的影 响。结果表 明：c0：载气流量和氧煤 比是主要的影响因素，特别是氧煤比可以明显改变气化温 度和产品煤气组成 ，随着氧煤比的增加 ，气化温度升高 ，有效气 (H2+CO)组成先增加后减小 ，针对所用气化煤种， 分析得出最佳氧煤 比为 0．76。 关键词 褐煤气化，模拟计算 ，AspenPlus，平衡模型 ，氧煤比，c0。载气流量 文章编号：1005—9598(2015)一02—0015-05 中图分类号：TO54 文献标识码：A 我国褐煤资源丰富，已探明的保有储量达 l303亿 输入数据和验证主要来源于相关文献数据 ，缺少对工 t，约 占全 国煤炭储量的 13％。与其他煤种相 比，褐煤 业运行装置的模拟；所报道的Shell气化模型，主要 含氧量高、灰分及灰熔融性温度变化大 、密度小 ，是一 针对以烟煤和无烟煤为原料 ，且采用N作为输送载 种高挥发性 、高水分、低热值 、低灰熔融性温度的劣质 气的气化工艺 ，对 C0作为载气的气化工艺报道较 燃料 。目前 ，世界各国的褐煤主要用于坑 口燃烧发 电， 少 ，尚未有 以褐煤为原料且采用 C0作为输送载气的 但效益不明显 ，环境污染严重。随着煤气化技术的发 气化工艺模拟的有关报道。大唐 国际化工技术研究院 展 ，对煤种的适应性提高 ，且褐煤具有成本低 、反应活 有限公司与大唐内蒙古多伦煤化工有 限责任公司合 性强、不黏结等优点，使得以褐煤为原料发展高附加 作 ，借助 AspenPlus软件 ，以大唐内蒙古多伦煤制烯 值的煤化工产业越来越受到重视EI-3]。以褐煤为原料 烃项 目Shell气化炉为研究对象，对以褐煤为气化原 的大唐多伦煤制烯烃项 目、大唐克旗煤制天然气项 料及 c0为输送载气 的气化工艺进行 了模拟研究 ，分 目、大唐呼伦贝尔化肥项 目、呼伦贝尔金新化肥项 目 析了主要操作条件对气化结果的影响，优化得出了最 先后建成投产 。 佳氧煤比，以用于指导气化炉的稳定运行。 建立褐煤气化工艺数学模型，有助于指导生产装 置的调整优化，实现经济运行 。煤气化建模主要有两 1 Shell褐煤气化平衡模型的建立 种方法 ：动力学模型和热力学平衡模型。根据化学反 应速率方程建立的动力学模型，可较好地模拟气化炉 1．1 物性方法的选择 内的物理化学变化过程 ，计算精度较高，但模型过于 针对 Shel1气化炉高温 、高压的特点 ，并结合文 复杂 ，通用性较差。采 用Gibbs自由能最小化法和平 献 [4—7]的报道 ，采用 RK—Soave物性方法 ，对常规组 衡常数法 ，建立的热力学平衡模 型则相对简单 ，具有 分如粗煤气 、固定碳等进行物性计算。RK—Soave物性 一 定 的通用性 ，特别是对气流床计算精度较高 ，可 以 方法多用于气体加工 、炼油等工艺过程计算 ，适用的 辅助气化炉的设计和操作运行。 目前 ，国内已有不少