[發(fā)明專利]基于多尺度建模的煤化學(xué)鏈氣化工藝設(shè)計(jì)方法及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011363689.6
• 申請(qǐng)日: 2020-11-27
• 公開（公告）號(hào): CN112487641B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田文德;崔哲;孫素莉;劉彬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F30/28;G06F119/08
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

1.一種基于多尺度建模的煤化學(xué)鏈氣化工藝設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括：

建立煤模型并進(jìn)行全局能量優(yōu)化，采用反力場-分子動(dòng)力學(xué)ReaxFF-MD模擬對(duì)煤熱解過程CP進(jìn)行機(jī)理分析，通過分析碎片數(shù)量得到最優(yōu)CP溫度；

采用計(jì)算流體力學(xué)CFD對(duì)化學(xué)鏈氣化CLG過程進(jìn)行模擬，對(duì)燃料反應(yīng)器進(jìn)行建模，確定載氧體的種類和最佳停留時(shí)間；

基于CP機(jī)理分析和CLG流體動(dòng)力學(xué)模擬結(jié)果，對(duì)煤熱解過程-化學(xué)鏈氣化CP-CLG系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)模擬，并通過靈敏度分析得到影響合成氣生產(chǎn)的關(guān)鍵參數(shù)；

所述煤模型為含C、H、O、N、S元素的模型；

所述煤模型選自碳原子數(shù)為500-700的煤分子構(gòu)型；

通過退火循環(huán)模擬，所述煤模型選自3種分子式相加為C₁₉₉₂H₁₇₅₅N₃₃O₇₄S₆的煤分子構(gòu)型，組裝成密度為1.3g/m³的立方三維分子模型；

CFD模擬載氧體停留時(shí)間是通過反應(yīng)器設(shè)計(jì)建模，以載氧體為分散相，以水蒸氣為連續(xù)相的兩者混合程度來確定的停留時(shí)間；

燃料反應(yīng)器中CuO與水蒸氣反應(yīng)，壓力和溫度分別設(shè)定為3.0-4.0MPa和1220-1300K；

在空氣反應(yīng)器Cu與氧的反應(yīng)中，壓力和溫度分別設(shè)置為1.5-2.5MPa和1350-1450K。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多尺度建模的煤化學(xué)鏈氣化工藝設(shè)計(jì)方法，其特征在于，在通過Aspen?Dynamics軟件驗(yàn)證CP-CLG系統(tǒng)的抗干擾能力步驟中，直接采用CP產(chǎn)物作為原料。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多尺度建模的煤化學(xué)鏈氣化工藝設(shè)計(jì)方法，其特征在于，燃料反應(yīng)器中CuO與水蒸氣反應(yīng)，壓力和溫度分別設(shè)定為3.5MPa和1223K。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多尺度建模的煤化學(xué)鏈氣化工藝設(shè)計(jì)方法，其特征在于，在空氣反應(yīng)器Cu與氧的反應(yīng)中，壓力和溫度分別設(shè)置為2MPa和1400K。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多尺度建模的煤化學(xué)鏈氣化工藝設(shè)計(jì)方法，其特征在于，基于關(guān)鍵參數(shù)的選擇，通過Aspen?Dynamics軟件驗(yàn)證CP-CLG系統(tǒng)的抗干擾能力，提出CP-CLG系統(tǒng)的控制方案。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于多尺度建模的煤化學(xué)鏈氣化工藝設(shè)計(jì)方法，其特征在于，驗(yàn)證抗干擾能力過程中，干擾條件為在2h時(shí)加入10％的蒸汽流量，觀察合成氣中H₂和CO純度的變化。

7.權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的基于多尺度建模的煤化學(xué)鏈氣化工藝設(shè)計(jì)方法在煤化學(xué)鏈氣化工藝中的應(yīng)用。

8.一種煤化學(xué)鏈氣化生產(chǎn)方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的基于多尺度建模的煤化學(xué)鏈氣化工藝設(shè)計(jì)方法進(jìn)行模擬。