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本篇將引用一篇論文，舉例說明如何用Aspen模擬氣流床氣化過程。論文模擬對象是殼牌煤氣化（干煤粉氣流床技術(shù)），該技術(shù)的流程圖如下：研究利用Aspen Plus軟件的Gibbs自由能最小化法，建立了煤粉在Shell氣流床中的氣化模型。模型主要由干燥、熱解、氣化和除塵四部分組成：由化學(xué)計(jì)量反應(yīng)器RSTOIC 模擬煤粉的干燥，收率反應(yīng)器RYIELD 模擬熱解過程，吉布斯反應(yīng)器RGIBBS 模擬氣化過程，分流器SEP1 模擬粗煤氣的除塵。至此，一個氣化過程的雛形基本構(gòu)建完畢。模型基于以下假設(shè)： 1）氣化爐處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，爐內(nèi)溫度及壓力保持恒定； 2）煤中的灰分為惰性物質(zhì)，不參與氣化反應(yīng)； 3）爐內(nèi)氣相反應(yīng)速度很快，且處于平衡態(tài)。 事實(shí)上，在構(gòu)建氣化模型之前，Aspen程序中還需要設(shè)置很多參數(shù)，這些基本的步驟不一定都會在論文中詳細(xì)闡述，有興趣的可以回看氣化反應(yīng)過程的流程模擬（一）中推薦的教程。這里僅提幾個重要的參數(shù)設(shè)置。- 煤的熱值輸入特別重要，可以直接用Aspen內(nèi)帶的熱值計(jì)算工具，也可以直接輸入，如果手里有可信的實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)的話。
輸入上述數(shù)據(jù)后，在RYIELD 反應(yīng)器中使用CALCULATOR 模塊，根據(jù)煤粉的工業(yè)分析和元素分析，將煤粉分解為C、H2、O2、N2、S 和灰分，并將其作為熱解產(chǎn)物通入到RGIBBS 反應(yīng)器，與O2、水蒸氣發(fā)生氣化反應(yīng)。這是模型的一個核心部分，論文雖然沒有展開討論，但背后還需要設(shè)置氣化反應(yīng)的壓力、溫度等，能讓RGIBBS 反應(yīng)器執(zhí)行相平衡和化學(xué)平衡計(jì)算。設(shè)置氣化爐的反應(yīng)溫度，有不止一種方法，比如通過“設(shè)計(jì)規(guī)范”制訂。最后要說的是，模型驗(yàn)證是一項(xiàng)重要的工作，因?yàn)椤皩?shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”。雖然該參考論文宣稱：模型預(yù)測的氣化溫度、煤氣組成等與另一篇參考文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)吻合良好，驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。但對此本人不予置評，因?yàn)槲抑溃瑲饣^程模擬真的不那么容易。推薦這篇論文，看中的是其應(yīng)用Aspen構(gòu)建氣化過程的基本方法，適合入門者參考和學(xué)習(xí)，故在此分享。
參考文獻(xiàn)截圖：
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