基于停留时间分布的气流床气化炉通用网络模型

气流床气化炉的数学模型是气化装置设计和操作优化的基础,气固停留时间分布是影响气流床气化炉出口组成和碳转化率的关键因素。以气固停留时间分布为依据,结合反应动力学建立气流床气化炉的通用网络模型,模拟值与工业值吻合。对于神府煤,考察了氧煤比改变对气化结果的影响,结果表明:最佳氧煤比(氧气体积与煤(干基)质量之比)期望值约为0.655Nm3/kg,生产中为保证液态排渣,氧煤比应控制在0.663Nm3/kg左右。该通用网络模型计算速度快,适用于建立气化炉的动态模型。     

煤气化炉动态数学模型的建立与分析

以Texaco气化炉为研究对象,分析气化炉内流动、燃烧和气化反应特性,将Texaco气化炉膛分成3个模拟区域,即燃烧区、气化区和回流区,分别对各区运用质量守恒和能量守恒方程,得到集总参数动态数学模型。该模型考虑了气固两相流动、煤热解、辐射换热及包括均相和异相在内的气化反应过程。在模型基础上进行动态与静态仿真,并进行参数化研究和仿真结果分析,得出了一些重要参数的变化趋势和结论。模型的优点在于能对气化炉内喷动区的组分及温度分布进行更加准确的预测,从而具有较好的工程应用价值。     

煤热解过程中二次反应作用建模

为了弥补实验方法在研究煤热解中二次反应机理的不足,基于单体结构、碎片断裂、官能团理论和化学反应原理,建立了改进的煤粉热解模型。该模型可以由煤粉特性、反应条件预测热解产物产率及释放过程,将挥发份释放的模拟结果与一些实验结果比较,吻合较好。在此模型基础上,研究产物释放随终温的变化及二次反应的作用。结果表明:反应终温升高挥发份产率的增加主要来源于轻质气体的增加。一次反应气体产物的二次反应对热解过程有抑制作用,随着反应进行,由于化学反应平衡的移动,该抑制作用减弱,通过化学平衡原理分析了该作用的机理。     

水煤浆水冷壁气化炉的反应器网络模型

以中国新开发的分级给氧式水煤浆水冷壁气化炉为对象,建立了可应用于系统流程模拟的气化炉单元模型。该模型采用搭建反应器网络的方法模拟反应室内不同流动区域,然后耦合壁面两相渣层模型和水冷壁传热模型进行计算。模型计算得到的出口气化温度、合成气成分和水冷壁产汽量与工业运行数据基本吻合,炉内气体温度分布与三维数值模拟结果相近。炉内温度、壁面渣层厚度和水冷壁温度的分布结果显示出水煤浆水冷壁气化炉独特的传热特性。     

利用双流体模型研究不同煤种对煤气化激冷过程的影响

利用双流体模型,对气化炉激冷室下降管内的合成气和灰份传热与流动进行了数值计算,分析了不同煤种－黄陵煤和华亭煤对气化炉下降管性能的影响,并和生产数据进行了比较。研究表明,采用激冷流程的德士古气化炉更适合灰份质量分数较低的煤种。计算结果也表明,煤的灰份不利于合成气在下降管内的冷却降温。由于灰份的存在,使合成气在下降管的出口温度提高了,显示出灰份浓度越高,合成气的出口温度也越高。     

多维二参数Logistic项目反应模型的Gibbs抽样法

项目反应理论主要有3个基本假设：单维性,局部独立性和单调性。但是这3个假设存在一些弊端亟待解决。一些科学研究表明,用单维模型来模拟多维测量数据往往会增大测量误差,导致对学生的能力做出不正确的推论。因此,研究者基于各种不同的测验背景,将单维项目反应模型推广到多维项目反应模型。多维项目反应模型涉及到的参数较多,如果采用传统的估计方法,如边际最大似然法和贝叶斯众数估计法处理起来比较困难。然而,在项目反应理论中,Gibbs抽样法可以作为一种高效灵活的估计方法加以应用。基于Gibbs抽样的增加数据的技巧,给出了多维二参数Logistic项目反应模型的Bayes估计方法。随着潜在变量的引入,每个参数的满条件分布都很容易得到,并且不受先验分布选取的限制,这样Gibbs抽样的方法就很容易实施。     

基于欧拉多相流模型的流化床煤气化过程三维数值模拟

以欧拉多相流模型为基础,气相采用k-ε湍流模型,固相采用基于颗粒动理学理论封闭模型,引入传热、传质、煤热解、气化过程反应模型,建立了流化床煤气化过程的三维数理模型,该模型同时考虑了稠密气固流动和相内、相间的化学反应.对直径0.22m的流化床煤气化炉不同操作参数下的气化过程进行了三维数值模拟,获得了气化炉内气化产物的组分分布、温度分布及化学反应速率变化规律.模型的计算结果与实验结果进行了比较,结果表明:数值模拟与实验吻合较好,最小相对误差仅为1%左右,最大相对误差为20%左右,平均相对误差小于14%.     

基于Shell煤气化工艺的干煤粉加压气流床气化炉性能研究

以Shell煤气化工艺为基础，利用干煤粉加压气流床气化过程模拟模型，对干煤粉加压气流床气化工艺的性能进行了数学模拟和性能研究．分析了煤气化过程中氧气和蒸汽对气化炉性能的影响，为整体煤气化联合循环(IGCC)电站系统设计中气化工艺及参数的选择提供了依据．研究表明，氧气煤比和蒸汽煤比是影响气化炉出口煤气成分、碳转化率和其他性能的主要因素，气化炉温度随着氧气煤比的增加而增加，随着蒸汽煤比的增加而下降；当蒸汽煤比一定时，随着氧气煤比的变化，冷煤气效率有一个最佳值，氧气煤比要比蒸汽煤比对气化炉性能的影响更为显著．     

120m直径无缝贮煤筒仓的非线性有限元分析

对120 m直径无缝钢筋混凝土圆形贮煤筒仓进行线性与非线性有限元对比分析。在有限元建模时,考虑了筒仓及地基基础的上下部协同作用。钢筋混凝土筒仓分别采用了线弹性模型和非线性弹塑性损伤模型。得出了环梁、仓壁、桩基础、承台、土体等部位的应力、位移结果。分析发现,线弹性模型各向应力峰值比弹塑性损伤模型大而变形则相反,弹塑性损伤模型更为合理,筒仓薄弱部位位于环梁与下部承台处。     

大庆原油煤柴油馏份裂介反应动力学模型初步研究——应用电子计算机解动力学微分方程

在粉碎“四人邦”贯彻落实英明领袖华主席抓纲治国战略决策的大好形势下,为了加速我国石油化学工业的现代化,我们于1977年开始了大庆煤柴油管式炉裂介反应动力学数学模型的研究工作。 本次试验工作在于探明日立轻柴油裂介反应动力学模型[2]对大庆煤柴油裂介的适应性,并与北京化工研究院1975年的大庆轻柴油裂介动力学模型[1]进行对照。研究工作表明,如对一次反应二次反应的各反应速度常数进行一定的修正,则理论计算的各组分收率将与实验结果较为符合。     

基于ASPEN PLUS平台的生物质气化模拟

基于ASPEN PLUS软件的Gibbs自由能最小化法,并利用RGIBBS反应器的限制平衡法修正,建立了生物质气化模型.模拟花生壳气化和木粉气化,发现模拟值和实验值符合良好.对气化两个重要影响因素(空气当量系数和床温)作了灵敏度分析,发现产气组分主要受床温影响,燃气热值和气化效率主要受空气当量系数影响.模拟分析了气化剂温度对产气组分和气化效率的影响,结果表明:基于ASPEN PLUS平台的生物质气化模型能准确地模拟实际气化过程,具有较好的可靠性和适用性.     

乙醛缩合反应体系热力学计算和分析

采用Yoneda基团贡献法估算了乙醛羟醛缩合反应体系中各物质的标准生成焓、标准熵和等压热容,与部分文献值的比较表明估算较为准确.在此基础上计算了278~368 K液相反应和600 K气相反应时主、副反应的反应焓变、反应吉布斯自由能变和反应平衡常数.结果表明温度对主反应影响较大,低温液相反应对主反应有利,高温气相反应选择性低,主要副产物为2,4-己二烯醛.热力学分析与实验结果一致,乙醛缩合反应不宜采用高温气固相反应.因此实际生产中需对反应温度进行合理控制或对反应产物和原料及时分离,以提高反应转化率和选择性.     

磷铁掺钴制备磷化二钴的热力学研究

用"物质吉布斯自由能法"对磷铁掺钴制备磷化二钴进行了热力学研究.结果表明:在298～1 600 K的范围内,FeP、Fe_2P与Co反应制备Co_2P可行,吉布斯自由能分别由-60.96、-27.55 kJ/mol升高至-33.40、-15.48 kJ/mol.对应反应的标准平衡常数与温度的关系分别为:■时2个反应的化学平衡常数分别为4.84×10~(10)和6.74×10~4,温度升高到600 K时,对应的标准平衡常数分别降为1.21×10~5和183.35,可以认为按反应转化为磷化二钴是彻底的.当温度上升到700 K时,两反应的化学平衡常数均降低,变化分别降低到1.83×10~4和74.48.磷铁中的FeP转化效果不如600 K时.为了使磷铁加钴制备Co_2P反应彻底,温度尽可能不要高于700 K.为制备实验研究提供了热力学依据,为磷铁的循环利用与制备过渡金属磷化物提出了新思路.     

催化氧化对位取代乙苯/乙苯制备芳酮的热力学分析

采用基团贡献法对对硝基乙苯、乙苯及对乙基苯甲醚中乙基选择氧化反应主副产物的热力学数据进行了估算;并通过建立三个反应体系中各步反应的焓变ΔrHθm、吉布斯自由能变化ΔrGθm和平衡常数K与反应温度T的关系,对反应过程进行了较为详尽的热力学研究。在计算的温度范围内,研究了反应温度对对乙基苯甲醚、对硝基乙苯及乙苯催化氧化制备相应芳酮的影响。分析结果为如何提高目标产物酮的选择性研究提供了基础数据;并对优化反应的工艺条件及今后工业化应用具有重要的指导意义。     

柠檬酸三丁酯合成的热力学分析

针对柠檬酸与正丁醇反应合成柠檬酸三丁酯的体系,采用基团贡献法和其他计算方法进行热力学的相关估算与分析.在275~450 K范围内,研究反应焓变、熵变、Gibbs自由能变化量、化学平衡常数、柠檬酸的平衡转化率随温度的变化情况,并探讨反应物摩尔比对柠檬酸转化率的影响.计算结果表明:该反应为吸热反应;在分水情况下,在366~450 K范围内,Gibbs自由能变化量小于0,并随着温度的升高而减小,说明该反应是可行的,升温有利于反应的进行;升高温度或者增大反应物的醇酸摩尔比,可提高柠檬酸的转化率,且与实测值非常接近     

苯与2-丁烯烷基化反应的热力学分析

对苯与2-丁烯烷基化反应进行了热力学计算,得到不同反应温度下的焓值、吉布斯自由能和反应平衡常数,并研究了温度、反应物摩尔比以及原料中杂质对该反应热力学平衡的影响。结果表明：在此反应体系下,生成叔丁基苯的平衡转化率最大,更易发生;升高温度和提高反应物物质的量比,均有利于增大热力学平衡时仲丁基苯选择性;2-丁烯原料中杂质对烷基化基本无影响。     

基于原子和分子共存理论的Al--Ti熔体反应能力表征

基于原子和分子共存理论建立计算Al- Ti二元合金系结构单元质量作用浓度的热力学模型。利用文献报道的2073、2173和2273 K下Al-Ti二元系的活度计算了生成Al3 Ti、AlTi和Al11 Ti5反应的平衡常数,并进一步得到其标准摩尔吉布斯自由能的表达式。使用文献报道的不同温度下Al-Ti二元合金系全浓度范围内组元Al和Ti的活度aAl和aTi与原子和分子共存理论定义的质量作用浓度NAl和NTi进行比较。结果表明：在Al-Ti二元合金熔体全浓度范围内计算得到的质量作用浓度NAl和NTi与文献报道的活度符合很好。同时,计算得到的Al-Ti二元合金系中结构单元Al3 Ti和Al11 Ti5的平衡物质的量与其质量作用浓度的关系呈“棒状”,而结构单元AlTi的平衡物质的量与其质量作用浓度的关系呈“纺锤”形。     

基于最小Gibbs自由能原理的铁氧化物气固还原热力学研究

基于最小Gibbs自由能原理建立了铁氧化物气固还原反应的热力学模型,由模型计算结果作出铁氧化物气固还原反应平衡图,与文献中实验数据吻合良好.与常用冶金学教材和热力学数据库中给出的参考数据进行了对比,不同来源的热力学数据差异较大.探究了铁氧化物逐级还原的热力学平衡情况.计算了CO和H2混合气体还原铁氧化物的热力学平衡,推导了平衡时气体总利用率η总 的计算公式,作出了CO和H2混合气体还原铁氧化物的三维平衡图,并与文献中实验数据对比,验证了结果的正确性.