新疆部分地区煤样气化反应的模拟与分析

论文摘要

本文以煤的气化为研究对象,主要进行了以下几个方面的研究工作：1)运用通用化工流程模拟软件,建立了基于Gibbs自由能最小化方法水煤浆气化体系的气化炉模型,控制模拟结果相对误差皆小于5%。2)分析不同的操作参数（氧煤比、水煤比）对煤气化模拟结果的影响。探讨影响实际煤气化生产操作的影响因素,以期达到煤的气化过程最优操作参数的适时调整。3)模拟新疆部分地区煤样的气化反应,分析其煤样气化结果。探寻影响新疆各地区煤样在经济目标产物（甲烷及水煤气）生成量最大的操作参数,分析煤样的主要成分对最优操作参数选择的影响及不同地区其经济目标产物最大时的操作参数水蒸汽的进料量不同的影响因素。4)对粗煤气制甲烷流程模拟进行初步探讨,讨论用不同方法在H/C比值调整为2-3范围时对粗煤气制甲烷的影响,且探寻不同方法产率最优时所需调节的H/C比值。5)分析Gibbs最小自由能法在煤气化模拟中的应用依据,并对该方法存在的缺陷,以及对实际结果存在一定偏差的问题进行了初步的探讨。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 综述
• 1.1 煤气化简介
• 1.1.1 煤的气化目的及原理
• 1.1.2 煤气化类型分类
• 1.2 通用软件简介
• 1.2.1 通用软件PROⅡ的特点
• 1.2.2 PROⅡ窗口组成及模块分类
• 1.2.3 软件使用步骤
• 1.3 选题背景
• 1.3.1 本课题研究背景
• 1.3.2 本论文研究内容
• 第二章 煤的气化反应模拟
• 2.1 水煤浆煤气化反应模拟流程的建立
• 2.1.1 水煤浆煤气化模拟流程介绍
• 2.2. 模拟基础数据输入及参数设置
• 2.2.1 基础数据
• 2.3 物性方法的选择
• 2.4 模拟过程的运行
• 2.5 模拟数据的提取及模拟结果的验证
• 2.5.1 提取模拟结果并以Excel的格式输出
• 第三章 操作参数的选择及对煤气化结果的影响
• 3.1 操作参数--氧煤比及水煤比的定义
• 3.2 改变氧煤比探索最优操作条件及其对煤气化结果的影响
• 3.2.1 改变氧煤比对有效气体生成量的影响
• 3.2.2 改变氧煤比对汽化温度和无效气体生成量的影响
• 3.3 改变水煤比对煤气化结果的影响及探索最适水煤比
• 3.3.1 改变水煤比对有效气体生成量的影响及产物生成量最优水煤比
• 3.3.2 改变水煤比氧煤比对气化温度和无效气体生成量的影响
• 3.4 其他因素对煤气化结果的影响
• 第四章 模拟与分析新疆部分地区煤样的气化反应
• 4.1 模拟新疆各地区煤样的煤气化反应炉
• 4.1.1 煤气化基础数据的分析计算
• 4.2 讨论各地区煤样煤气化结果达到最优需控制的操作参数
• 4.2.1 各地煤样氢气生成含量最大所需控制的水煤比
• 4.2.2 各地煤样水煤气生成含量最大所需控制的水煤比
• 4.2.3 造成不同地区需控制不同操作条件的原因
• 第五章 初步模拟与分析粗煤气制甲烷流程
• 5.1 煤制甲烷工艺分类
• 5.1.1 煤间接甲烷化工艺
• 5.1.2 煤直接甲烷化工艺
• 5.2 运用化工模拟软件模拟粗煤气制甲烷过程
• 5.2.1 物性方法的选择
• 5.2.2 粗煤气制甲烷流程模拟的运行
• 5.2.3 粗煤气制甲烷模拟结果及分析
• 5.3 H/C比的改变对甲烷产率的影响
• 5.3.1 H/C比得定义
• 5.3.2 H/C比值的不同调节方法
• 5.3.3 不同方法调节H/C比值对甲烷产量的影响
• 第六章 Gibbs最小自由能法实用性研究
• 6.1 Gibbs最小自由能法应用依据
• 6.1.1 Gibbs最小自由能法选用背景
• 6.1.2 Gibbs最小自由能法计算原理
• 6.2 运用Gibbs最小自由能法结合典型模拟软件模拟实际煤气化工艺流程
• 6.2.1 模拟结果的分析
• 6.3 Gibbs最小自由能法的数学模型及其模型缺陷
• 6.3.1 Gibbs最小自由能法的数学模型
• 6.3.2 Gibbs最小自由能法数学模型缺陷
• 第七章 结语
• 7.1 结论
• 7.2 展望与不足
• 参考文献
• 研究生工作期间发表和撰写的论文
• 致谢