作者/来源：张宗飞，汤连英，吕庆元，章卫星，何正兆，毕东煌（中国五环化学工程公司，湖北 武汉 430223） 日期： 2008-10-27 点击率：1313
煤气化技术是实现煤清洁利用的最有效途径，同传统的直接燃烧相比，它提高了煤的利用率，降低了污染物的排放。Shell粉煤气化技术的核心是多喷嘴对置射流和水冷壁，粒度小于100 μm的粉煤用高压N2或CO2输送，与纯氧和少量水蒸气经置于炉体下部的4个对置喷嘴射流进入炉膛，在约1500℃下进行部分氧化反应，炉渣以熔融态从炉底排出，高温气体［φ（CO＋H2）＞90％］在炉顶与激冷气混合，降温至约900℃，或通过水激冷气进一步处理。
对煤气化过程进行模拟具有以下意义：①对整个煤气化过程进行分析，寻找到最优操作点，提高整个过程的热效率，达到过程优化的目的；②辅助设计以及解释说明实验数据；③预测合成气的组成和污染物的排放。Aspen Plus是一种通用的化工过程模拟、优化和设计软件，在物料和热量平衡、相平衡、化学平衡及反应动力学基础上，Aspen Plus提供了大量的物性数据、严格的热力学估算模型库和丰富的过程单元模型库，可用于各种类型的过程工业流程的模拟。在提供了可靠的热力学数据流程操作参数和准确的设备模型的情况下，Aspen Plus可用于工厂实际生产流程的模拟。当Aspen Plus提供的通用过程单元模型不能满足用户需求时，用户可利用其提供的用户扩展接口将自定义的过程单元模型添加到系统中。
基于Aspen Plus强大的模拟功能，笔者借助Aspen Plus软件建立了Shell粉煤气化模拟模型，并将模型计算的结果与文献值进行比较，同时分析了操作条件对气化结果的影响。
1 煤气化过程分析
从流体特征的角度来说，Shell煤气化炉可分为特征各异的5个流动区——射流区、撞击区、撞击扩展流区、回流区和管流区。从反应特征的角度来说，Shell煤气化炉可分为一次反应区、二次反应区和一、二达反应共存区。在一次反应区内，主要发生挥发分的燃烧与碳的部分燃烧反应，化学反应方程式如下。
煤中挥发分＋O2—→CO2＋H2O
2CO＋O2＝2CO2
2H2＋O2＝2H2O
CH4＋2O2＝CO2＋2H2O
2C＋O2＝2CO
在二次反应区内，残留的碳继续气化，同时一次反应区的产物进行二次反应，化学反应方程式如下。
C＋CO2＝2CO
C＋H2O＝CO＋H2
&n....
