水煤浆气化反应模拟及研究

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本文简要介绍了合成气生产规模为53万Nm3/h的煤气化制甲醇装置(A项目)中GE水煤浆气化工艺流程,并采用PRO/Ⅱ流程模拟软件,定义A项目气化用煤的分子表达式及相关的热力学性质,运用软件中的转换反应器、Gibbs反应器、气固分离器和相平衡反应器模块建立了水煤浆气化反应的模型,并用变换反应和甲烷化反应的反应平衡参数来修正计算模型,使得GE水煤浆气化主要产物H2、CO、CO2、H2O等的误差都在2.7%以下。运用该模型分别对B、C、D三个项目的煤气化反应进行模拟计算,计算结果均与设计值基本吻合,说明这种方法能成功模拟计算水煤浆气化反应主要产物的组成。   以A项目工艺参数为基础,利用水煤浆气化模型分析了影响煤气化反应的各种因素,如煤质的灰分、灰熔点、水煤浆浓度、原料(水煤浆和氧气)预热温度等。分析结果表明:随着气化煤中灰分的增加,每千标立有效气(H2+CO)的氧耗和煤耗都随之增加,而且增加比例基本上呈线性关系,灰分每增加1%,氧耗增加0.7%,煤耗增加1.5%;气化用煤的灰熔点每提高25℃,每千标立有效气(H2+CO)的氧耗要增加1.7%,煤耗增加0.6%;当水煤浆浓度低于60%wt,每千标立有效气(H2+CO)的耗氧量和耗煤量随着水煤浆浓度呈非线性变化;当水煤浆浓度由60%wt提高到65%wt时,每千标立有效气(H2+CO)的氧耗下降1.88%,煤耗下降1.05%;水煤浆进料温度每增加20℃,每千标立有效气(H2+CO)的氧耗减少1.67%,煤耗减少0.69%;氧气进料温度每增加25℃,每千标立有效气(H2+CO)的氧耗减少0.29%,煤耗减少0.12%。   根据合成气生产规模为53万Nm3/h的煤气化制甲醇装置的计算分析结果,提出了以下优化建议:通过选煤种、调粒级分布、加添加剂等方式来提高水煤浆浓度,当水煤浆浓度从60%wt提高到65%wt时,原料成本下降1.42亿元/年。对水煤浆进行预热,当水煤浆温度从50℃提高到170℃时,原料成本下降6.18亿元/年;增设氧气换热器,当氧气温度从25℃提高到175℃时,原料成本下降1.08亿元/年。
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