马后炮化工技术
马后炮化工技术论坛_基于ASPEN PLUS模拟生物质气流床气化工艺过程
［ｏ］／［Ｃ］＝丝唑≮譬易蛊警巡巡
２模拟结果与讨论
２．１不同气化原料的气流床气化结果分析 ２．１．１气化温度随［０］／［ｃ］的变化关系
由图２可知，无论是生物质原料直接气化还是 使用热解后的半焦气化，其气化温度都随［０］／［ｃ］ 的增加而升高。从图中可以看出：在相同的［Ｏ］／ ［Ｃ］下，热解后半焦的气化温度明显高于生物质原 料的气化温度且热解终温越高，得到的半焦的气化 温度也越高。在气流床气化工艺中，气化温度能达 到１０００℃以上。对于生物质原料气化，气化温度要 达到１０００℃以上，［Ｏ］／［ｃ］约为１．６５。而对于几种 半焦气化，［Ｏ］／［Ｃ］在约１．０时气化温度就可达 １０００℃以上，且在相同［０］／［ｃ］下，半焦比生物质原 料更利于燃烧和气化，从而使产生的热量增加，气化 温度升高。
本文采用慢速热解方法将生物质中的氧元素脱 除以达到提高能量密度的目的，进而提高合成气的
热值。借助ＡｓＰＥＮ舢ｓ过程模拟软件，构建了生物
质气流床气化炉工艺流程计算模型，考察了热解作 为生物质气化前处理工艺的可行性，进而为工艺条 件的确定提供理论基础。
１ 生物质气流床气化过程描述
１．１生物质气流床气化工艺
图７空气预热温度对气化温度、合成气
热值及冷煤气效率的影响
Ｆｉｇ．７雎＆ｔ ｏｆ ｍｅ时魄ｔｅｄ ａｉｒ ｔ伽畔胁鹏ｏｎ她ｇａｓｉ６ｃ撕ｏｎ
ｔ咖ｐｅ翔￡ｕｒｅ，ｈｅａｔ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｂｉｏｓｙｌｌｇａｓ ａｎｄ ｃｏｌｄ ｇ鹅ｅｍｃｉｅｎｃｙ
万方数据
太 阳能 学报
２８卷
马后炮化工——煤化工基础知识
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3、化学的基本概念
5
• 化学（chemistry）是研究物质的组成、结构、性质、 以及变化规律的科学。 • 世界是由物质组成的，化学则是人类用以认识和 改造物质世界的主要方法和手段之一，它是一门 历史悠久而又富有活力的学科，它的成就是社会 文明的重要标志。 • 化学”一词，若单从字面解释就是“变化的科学” 之意。化学如同物理皆为自然科学之基础科学。
5、什么是化学反应的条件？
7
• 指化学反应所必须或可提高反应速率的方法，如： 加热（△），点燃，高温，电解，紫外线或催化剂 等。 • 活化能：定义为反应启始或自然发生所需的最低能 量。愈高的活化能表示反应愈难以启始，反应速率 也因此愈慢。 • 反应温度：温度提升将加速反应，因为愈高的温度 表示有愈多的能量，使反应容易发生。
1
化工基础知识
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1、化学工业的基础原料
2
• 化学工业的重要基础原料是化石能源（煤、石油 和天然气）。 • 世界能源发展的历史表明，化学工业的发展是在 不断适应能源结构的变化而相应地调整原料路线， 以此得到自力更新的发展。 • 时至今日，由于全世界石油的大涨价才唤醒人们， 使人们不得不承认世界已进入了能源多元化结构 的时代。
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26 • 轴功率即原动机传动泵轴上的功率，用符号N表示。 效率是泵的有效功率与轴功率之比，效率的表达 式为
• • • Ne η（％）＝——— N
• 原动机轴与泵轴连接存在机械损失，所以原动机 功率通常比轴功率大。
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马后炮化工技术论坛_精馏讲义
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一、蒸馏基本原理 １、蒸馏概述 ２、拉乌尔定律 二、精馏 １、精馏概述 ２、精馏原理 ３、精馏过程 ４、物料衡算 ５、板式塔 １、蒸馏概述 、 （１） 蒸馏的原理 利用混合物在一定压力下各组分相对挥发度 （沸点 沸点）的不同进行分离的一种单元操作。
沸点 易挥发组分——低沸点组分 难挥发组分——高沸点组分 （２）蒸馏及精馏的分离依据 ） 液体均具有挥发成蒸汽的能力，但各种液体的挥发性各不相同。
习 惯上，将液体混合物中的易挥发组分Ａ称为轻组分，难挥发组分Ｂ则称为 重组分。
将液体混合物加热至泡点以上沸腾使之部分汽化必有ｙＡ＞ｘＡ； 反之将混合蒸汽冷却到露点以下使之部分冷凝必有ｘＢ＞ｙＢ。
上述两种情 况所得到的气液组成均满足： ｙＡ ｘＡ ＞ ｙ Ｂ ｘＢ 部分汽化及部分冷凝均可使混合物得到一定程度的分离，它们均是 籍混合物中各组分挥发性的差异而达到分离的目的，这就是蒸馏及精馏 分离的依据。
蒸馏及精馏的分离依据 原料液 加 热 器 减 压 阀 塔顶产品 ｙＡ Ｑ ｘＡ 闪 蒸 罐 ｙ Ａ ＞ ｘＡ 或 ｙＡ ｘＡ ＞ ｙ Ｂ ｘＢ 塔底产品 （３）蒸馏的分类 ） 简单蒸馏 平衡蒸馏 （闪蒸） 按蒸馏方式 较易分离的物系或对 分离要求不高的物系 难分离的物系 恒沸蒸馏 特殊精馏 萃取蒸馏 水蒸汽蒸馏 很 难 分离 的 物系 或 用 普 通方 法 难以 分 离的物系 精馏 常压 按操作压强 加压 一般情况下多用常压 常压下不能分离或达不到分离要求 减压 双组分 混合物中组分 多组分 间歇 按操作方式 连续 ２、两组分理想物系的汽液平衡－拉乌尔定 、两组分理想物系的汽液平衡 拉乌尔定 律 １、汽液相平衡关系式拉乌尔定律 、汽液相平衡关系式 拉乌尔定律 ｐＡ ＝ ｏ ｐＡｘＡ ＝ ０ ｐＡｘ ｏ ０ ｐＢ ＝ ｐＢ ｘＢ ＝ ｐＢ （１？ ｘ） ｏ ｏ ｐＡ ， ｐＢ 手册中查 平衡温度下纯组分的饱和蒸汽压力 Ｘ溶液中组分的摩尔分数 当溶液沸腾时，溶液上方的总压等于各组分的蒸气压之和 ｏ Ｐ ＝ ｐＡ ＋ ｐＢ ＝ ｐｏ ｘ ＋ ｐＢ （１？ ｘ） Ａ ｏ Ｐ？ Ｐ Ｂ Ｐｏ ？ Ｐｏ Ａ Ｂ ∴ｘ ＝ ｐＡ ｐｏ ——由拉乌尔定律表示的气液平衡关系 Ａ 由拉乌尔定律表示的气液平衡关系 ｙ＝ ＝ ｘ Ｐ Ｐ 二、精馏 １、精馏概述 、 平衡蒸馏以及简单蒸馏只能使混合液得到部分分离。
马后炮化工论坛-马后炮化工技术论坛_Aspen_Plus_Model_for_Moving_Bed_Coal_Gasifier
Model for Moving Bed Coal 10-2012 by Aspen Technology, Inc. All rights reserved. Aspen Plus, the aspen leaf logo and Plantelligence and Enterprise Optimization are trademarks or registered trademarks of Aspen Technology, Inc., Burlington, MA. All other brand and product names are trademarks or registered trademarks of their respective companies. This document is intended as a guide to using AspenTech's software. This documentation contains AspenTech proprietary and confidential information and may not be disclosed, used, or copied without the prior consent of AspenTech or as set forth in the applicable license agreement. Users are solely responsible for the proper use of the software and the application of the results obtained. Although AspenTech has tested the software and reviewed the documentation, the sole warranty for the software may be found in the applicable license agreement between AspenTech and the user. ASPENTECH MAKES NO WARRANTY OR REPRESENTATION, EITHER EXPRESSED OR IMPLIED, WITH RESPECT TO THIS DOCUMENTATION, ITS QUALITY, PERFORMANCE, MERCHANTABILITY, OR FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. Aspen Technology, Inc. 200 Wheeler Road Burlington, MA 01803-5501 USA Phone: (1) (781) 221-6400 Toll Free: (1) (888) 996-7100 URL:
马后炮化工技术论坛_中石化技术人员aspen培训课件 PPT资料共150页
课程安排-第二天
5. RadFrac – 严格精馏塔模型 6. 反应器模型 –各种不同的反应器模型
2019/11/27
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Introduction to Aspen Plus
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课程安排-第三天
7. 物性- 热力学模型, 物性分析和报告的概述
课程安排--第一天
1. 介绍 - 模拟概念 2. 用户界面 – 用户界面介绍 3. 基本输入 - 图形化的用户输入界面 4. 单元操作模型 – 常用的单元操作模块
2019/11/27
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Introduction to Aspen Plus
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Introduction to Aspen Plus
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Introduction to Aspen Plus®
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Introduction to Aspen Plus
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马后炮科技-化工技术交流论坛_化工工艺设计必备知识
3.3 工艺设备的选择
Ø 反应器：
1）连续
1）均相
1）活塞流 （管式）
2）半连续
2）非均相
2）全混釜 （搅拌釜）
3）间歇
以上反应器的选择要根据物料性质、稳定性、反应复杂性、产品规模、反应时间、温
度、压力等因素综合考虑。
不同类型的反应器在工业生产中的应用情况见 P-547。
气液相反应器及固相反应器的使用情况见 P-548。
反应系统 精馏系统 换热网络
公用工程
从图中可以看出设计的核心是反应系统的设计和开发。“洋葱头”模型强调过程开发和 设计的有序和分层性质。
Ø 反应流程优化见表-7.4.2（P-544） 反应流程优化需要考虑的问题较多，问题复杂。如反应动力学、反应收率、催化
剂特性、反应历程、反应途径。 反应器的最优操作条件有如何保证反应温度、反应压力、混合要求、换热要求、
6.4 典型化工单元的控制方案 6.4.1 反应
Ø 反应控制的要求 达到规定的转化率、产品浓度。 处理量平稳。 当出现不正常工况时，能报警、联锁或自动选择性调节系统。
Ø 反应控制方案 以反应转化率为控制变量 见图 7.7.3-1（P-564）。 以反应工艺状态变量为控制对象 见图 7.7.3-2（P-565）。
GBJ16-87(2001 版)
建筑设计防火规范
GB50160-92(1999 版)
石油化工企业设计防火规范
GB50058-92
爆炸和危险性环境电力装置设计规范
Ø 一定的工作经验
1.2 化工建设项目阶段
1.2.1 建设项目阶段的划分以工程公司为主体，通常分为三个阶段
Ø 项目前期
项目建议书 → 批准后即为立项
伞板式：制造简单、紧凑、易清洗，使用温度不大于 150℃，使用压力不大于 0.12MPa。
马后炮化工技术论坛_AutoPIPE 理论基础.
AutoPIPE 理论基础一. 坐标系定义规则由于 AutoPIPE 在定义支撑间隙以及土力学参数时与管道的局部坐标有关, 在结果查看上与全局坐标有关,因此有必要介绍一下坐标定义及间隙定义规则。
1. 全局坐标系定义在定义全局坐标时, AutoPIPE 会在建模的开始提示用户输入竖向坐标轴的方向,软件默认为 Y 轴为重力方向,这样 X 与 Z 轴处于水平面内。
全局坐标如下图:这里我们还要注意弯矩正方向的定义,是以右手螺旋规则定义的。
2. 管道段的方向在管道局部坐标的定义中, 需要首先确定出管道段的方向, 局部坐标中的 X 轴方向和管道段的方向一致。
下图中的箭头方向就是这个管道系统的段方向:3. 局部坐标定义(1 竖直方向直管的局部坐标定义管道段的方向为 local x方向,并且 local x与 Y 轴平行, x 是 Y 的前一个坐标次序, 因此 local Y应和 X 平行, local Z应和 X 平行,再有右手坐标系规则可以定出局部坐标正方向。
(2 非竖直方向直管的局部坐标定义同样管道段的方向确定 local x方向,另外 local Z始终处于水平面内, local Y的朝向是向上的,再有右手坐标系规则可以定出局部坐标正方向。
(3 弯管的局部坐标定义对于弯管,管道段的方向确定 local x方向, local y方向指向弯管的中心, local z 方向为弯管平面的法线方向,再有右手坐标系规则可以定出局部坐标正方向。
4. 间隙的定义在定义间隙时, 需要输入上下左右间隙的大小, 因此必须首先明白这些间隙方向的定义。
local y的正方向的间隙是上间隙, 负方向处的间隙是下间隙; local z的正方向的间隙是右间隙,负方向处的间隙是左间隙。
二. 土力学参数定义在土力学参数定义中, 需要定义出 Trans Horizontal, Longitudinal , Vertical Up和 Vertical Down四个方向的力-位移骨架曲线,因此用户应该首先明白这四个方向的定义。
马后炮化工微课堂-AspenPlus基础培训-传热过程
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HeatX——
换热器设定（3）
11） 传热面积 (Heat transfer area) 12）热负荷 (Exchanger duty) 13）几何条件 (Geometry)
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HeatX——
简捷计算 (1)
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HeatX ——几何结构（管程1）
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25
HeatX ——几何结构（管程2）
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1
Aspen Plus 使用方法
•Models for •Heat Transfer •热量传递模型
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2
热量传递模型的分类
传热单元归属换热器类(Heat Exchangers)， 共7种模型，AspenPlus内部用的有4种：
1. 2. 3. 4.
Heater HeatX MHeatX HXFlux
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HeatX ——连接
HeatX 模型的连接图如下：
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HeatX —— 模型参数（1）
HeatX 模型有四组设定参数：
1、计算类型 Calculation type
(1) 简捷计算 Short-cut
(2) 详细计算 Detailed 热侧——管程/壳程 冷侧——管程/壳程
• 相态法 ( Phase specific values ) • 幂函数 ( Power law expression ) • 几何结构 ( Exchanger Geometry )
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§1 §2 夹点技术与换热网络的合成 §3 Aspen Energy Analyzer的应用
马后炮化工技术
§1 夹点技术
夹点技术（Pinch technology）是以热力学为 基础，以最小能耗为主要目标的换热网络综合方法。 1978年，Linnhoff等提出了换热网络的夹点问题， 指出夹点限制了换热网络可能达到的最大热回收。 1983年，Linnhoff比较系统的提出了用于换热网络 综合的夹点技术，并推广应用于整个过程的能量分 析与调优。
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§1.3 夹点的意义
夹点之上只有换热和热公用工程，如果夹点之上设 置了冷却器，用冷公用工程取走热量Q，那么根据热平 衡，这部分热量必须由热公用工程来弥补。 同理，夹点之下只有换热和冷公用工程，如果夹点 之下使用热公用工程来加热，也必然需要增加冷公用 工程用量。 如果发生跨越夹点的传热，即夹点之上的热物流与 夹点之下的冷物流进行换热，那么夹点之上的热公用 工程和夹点之下的冷公用工程用量都必然增加。
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问题表格法求解步骤：
（2）依次对每个子网络进行热量衡算。
Dk=(∑CPk,c-∑CPk,h)(Tk-Tk+1) Ok=Ik-Dk Ik+1=Ok Dk——第k个子网络的赤字，表示该网络为满足热平衡时 所需外加的净热量；
Ik——由外界或其他子网络放出的热量； Ok——第k个子网络向外或其他子网络放出的热量； ∑CPk,c——子网络k中包含的所有冷物流的热容流率之和； ∑CPk,h——子网络k中包含的所有热物流的热容流率之和； k——子网络数目；
热容流率——工艺物流单位时间内每变化1K所 发生的焓变，物流质量流率与比热容的乘积。
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2. 温焓图（T-H图）
B
A △H
工艺物流在温焓图上的表示
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2. 温焓图（T-H图）
冷、热物流在同一温焓图上的表示
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3. 复合曲线
对于多股冷、热物流的情况，需要将多股冷物 流（或热物流）揉合成一条虚拟冷物流（或热物流 ），即复合曲线。 构造复合曲线的方法： （1）首先把热过程物流分别标绘在T-H图上；
换热网络合成就是确定出这样的流程， 使它具有最小的冷换设备（换热器、加热 器和冷却器）投资费用和操作费用，并将 每一个过程物流由初始温度达到指定的目 标温度。除此之外，换热网络还要求具备 较好的灵活性、操作性和可控性。
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§2.1 换热网络合成的目标
Ok =0处所对应温度为夹点温度，供给第一个子网络的 热量即为所需的最小热公用工程用量，最后一个子网络输出 的热量即为所需的最小冷公用工程用量。
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§1.3 夹点的意义
夹点是冷热组合曲线图中传热温差最小的 地方，此处热通量为零。 夹点将换热网络分为两个部分：
夹点之上称为热阱 夹点之下称为热源
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问题表格法求解步骤：
（1）以垂直轴为温度的坐标，把各物流按其初 温和终温标绘成有方向的垂直线。
在标绘时，处于同一水平位置的冷、热物流 之间刚好相差ΔTmin，这样就保证了热、冷物流间 有ΔTmin的传热温差。基于所有冷、热物流的初温 和终温作出的水平线将换热网络划分成若干个子网 络。
Tk-Tk+1——子网络k的温度间隔，用该间隔的热物流或冷
物流温度之差均可。
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问题表格法求解步骤：
（3）确定换热网络夹点的位置和所需的最小热公
用工程用量和冷公用工程用量。
在某些子网络中会出现供给热量Ik和排出热量Ok为负的 现象。 Ok为负，说明在指定ΔTmin下，系统中热物流无法提供 使冷物流达到终温所需的热量，需要采用外部公用工程热量 ，使Ok消除负值。所需提供的最小热量就是使Ok或Ik中负值 最大者变成零的热量。
成了总复合曲线。
夹点处净热负荷为零，夹
点之上为热阱，夹点之下为
热源。
0
H
总复合曲线图
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§1.2 夹点确定方法 夹点确定的方法主要有：
图解法 问题表格法
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1. 图解法
T
h 最小接
近温差
c
△Hc △Hr
△Hh
H
冷全冷收公冷工积热部热△用热程为复用H复工复用无合 公r合程合量限，曲用曲来曲最大回线工线进线小。收在程在行在，热来HH冷某但量轴进轴却点重的方行方和重合程向冷向加合点度没却部热的—由有和分。传—最重加重热此小合热合温时接—。—差回近——为收温过过零的差程程，热决的的所量定能能需最，量量的大其没有传，余有部热公部回分面用分收回用，
（2）然后分割成若干个温度区间； （3）在每个温度区间内把物流的热负荷累加起来，
用一个虚拟物流代表；
（4）将各温度区间的虚拟物流首尾相接。
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3. 复合曲线
T
0
△H1
△H2
H
复合曲线图构造图解
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4. 总复合曲线
总复合曲线是由冷、热物 T 流匹配作出的，在不同的温
位，标出净热流量和该温段 的温度值，连接这些点就构 夹点
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§1.1 基本概念和术语
1. 基本概念：
夹点、冷物流、热物流、热容流率
2. 温焓图 3. 复合曲线 4. 总复合曲线
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1. 基本概念
夹点 夹点——根据冷热能物回流收的观点，在换热网络中
存在某一特定温度，如果热能传递通过这一温
度冷将物造流成—能—源初浪始费温，度这较一低热特且物定需流温要度加则热称的夹物点流。。 热物流——初始温度较高且需热要冷容却流的率物流。
马后炮化工技术
1. 图解法
T
h 夹点
c 夹点下方-热源 夹点上方-热阱
△Hc
△Hh
重合部分△△—HH—hc——过——程冷热内公公部用用垂工工化工技术
2. 问题表格法
当物流较多时，采用复合曲线很繁琐，且 不够准确，此时用问题表格法计算较精确。 问题表格法可以更深刻地理解夹点的实质 及特性。
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§2 夹点技术与换热网络
在石油化工生产过程中，一些工艺 物流需要加热，而另一些工艺物流需要 冷却，如何合理地将这些物流匹配在一 起，充分利用热物流去加热冷物流、提 高过程的热回收率，以便尽可能减少公 用工程加热和冷却负荷是一个多方案、 多目标的集成问题。
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§2 夹点技术与换热网络