应用ASPEN PLUS模拟天然气、空气、水蒸气制合成气反应(1)

化工科技市场　２２　ＣＨＥＭＩＣＡＬ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＭＡＲＫＥＴ　第３１卷第４期　２００８年４月　应用ＡＳＰＥＮ　ＰＬＵＳ模拟天然气、空气、　水蒸气制合成气反应　邢春发　，崔秋凯　，徐显明　，王斯晗　，张永军　，张忠涛　，王凤荣　（１．大庆石化公司机动处，大庆１６３７１４；２．中国石油大港石化公司；３．中国石油大庆化工研究中心）　摘要：应用ＡＳＰＥＮ　ＰＬＵＳ软件对天然气、空气、水蒸汽催化部分氧化制合成气反应过程进行模拟，研究了温　度、压力变化对反应结果的影响。结果表明，采用平衡反应器（ＲＥｑｕｉｌ）可以很好的模拟天然气、空气、水蒸汽催化　部分氧化过程。为开展天然气催化部分氧化制备合成气的研究提供参比。　关键词：天然气；空气；催化部分氧化；ＡＳＰＥＮ　ＰＬＵＳ；模拟　中图分类号：ＴＱ５４６　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—４７２５（２００８）０４—００２２—０２　Ｔｈｅ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｏｆ　ＡＳＰＥＮ　ＰＬＵＳ　ｕｓｉｎｇ　ｆｏｒ　ｓｉｍｕｌａｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　ｇａｓ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｆｒｏｍ　ｎａｔｕａｌ　ｇａｓ，ａｉｒ　ａｎｄ　ｗａｔｅｒ　ｓｔｅａｍ　Ｘｉｎｇ　Ｃｈｕｎｆａ　，Ｃｕｉ　Ｑｉｕｋａｉ　，Ｘｕ　Ｘｉａｎｍｉｎｇ３，Ｗａｎｇ　Ｓｉｈａｎ　，Ｚｈａｎｇ　ｙｏｎｇｊｕｎ　，Ｚｈａｎｇ　Ｚｈｏｎｇｔａｏ２，Ｗａｎｇ　Ｆｅｎｇｒｏｎｇ　（１．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｕｉｐｍｅｎｔ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆＤａｑｉｎｇ　Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｄａｑｕｎｇ　１６３７１４，Ｃｈｉｎａ；２．ＰｅｔｒｏＣｈｉｎａ　Ｄａｇａｎｇ　Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｍｐａｎｙ；３．Ｄａｑｉｎｇ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｃｅｔｅｎｒ　ｏｆＰｅｔｒｏｌ　Ｄａｑｉｎｇ　Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｒｅａｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｗｈｉｃｈ　ｐｒｏｄｕｃｅｄ　ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　ｇａｓ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｃａｔｌｙｔｉａｃ　ｐａｒｔｉｌ　ｏｘｉｄａｔａｉｏｎ　ｏｆ　ｎａｔｕｒａｌ　ｇａｓ，ａｉｒ　ａｎｄ　ｗａｔｅｒ　ｓｔｅａｍ　Ｗａｓ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ｗｉｈ　ｔｔｈｅ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｏｆ　ＡＳＰＥＮ　ＰＬＵＳ．Ｉｔ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｈｏｗ　ｔｈｅ　ｃｈａｎｇｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｅｍｐｅｒａ　【ｒｅ　ａｎｄ　ｐｍｓｓ￣ｅ　ｅｆｆｅｃｔｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｒｅａｃｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔ．Ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔ　ａｌｓｏ　ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｃａｔａｌｙｔｉｃ　ｐａｒｔｉｌ　ｏｘａｉｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｎａｔｕａｌ　ｇａｓ，ａｉｒ　ａｎｄ　ｗａｔｅｒ　ｓｔｅｍ　Ｃａａｎ　ｂｅ　ｃｌｅａｒｌｙ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ｍ　ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ　ｒｅａｃｔｏｒ（ＲＥｑｕｉｌ）．Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｎｄ　ａｃｏｍｐａｒａｔｉｏｎ　ｃａｎ　ｂｅ　ｐｒｏｖｉｄｅｄ　ｆｏｒ　ｈｅｔ　ｅ－ｒ　ｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　ｇａｓ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｃａｔａｌｙｔｉｃ　ｐａｒｔｉｌ　ｏｘａｉｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｎｍｕａｌ　ｇａｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｎｍｕａｌ　ｇａｓ；ａｉｒ；ｃａｔａｌｙｔｉｃ　ｏｘｉｄａｔｉｏｎ；ＡＳＰＥＮ　ＰＬＵＳ；ｓｉｍｕｌａｔｅ　天然气催化部分氧化方法制备合成气具有低能　耗的优点，已经成为研究的热点…。本文应用ＡＳＰ—　ＥＮ　ＰＬＵＳ１１．１流程模拟软件建立天然气、空气、水　蒸汽催化部分氧化反应器模型　，研究了采用平衡　反应器模拟天然气、空气、水蒸汽反应过程。　２模型反应器的选择和模拟流程图　ＡＳＰＥＮ　ＰＬＵＳ　１　１．０中给出的模型有化学计量反　应器、收率反应器、平衡反应器、ＧＩＢＢＳ反应器等，由　于在模拟过程中反应条件的变化要影响到反应的深　度和产物的组成，所以选择平衡反应器作为模拟反　应器模型。模拟流程图如图１所示。通过模拟和实　验结果比较可以说明模拟结果和实验结果非常吻　合　引。　１　天然气催化部分氧化反应方程式　天然气、空气、水催化部分氧化过程，这个过程　主要包括的反应如下：　ＣＨ４＋Ｏ２——　Ｃ０＋Ｈ２　ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ——｝Ｃ０＋Ｈ２　（１）　（２）　囤］　ｃ０＋Ｈ２Ｏ—　ｃＯ２＋Ｈ２　（３）　囹＋固一圆　圆　图１模拟流程图　天然气中也含有部分的乙烷、丙烷、丁烷、戊烷　等高碳烷烃，这些高级烷烃最后也同样转化为合成　气，发生的反应主要是：　ＣｎＨ２　＋２＋０２一ｎＣＯ＋（ｎ＋１）　（４）　反应器的操作条件是压力１×１０　Ｐａ，输入的反　应方程式（１），（２），（３），（４）。　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００８年４月　邢春发等：应用ＡＳＰＥＮ　ＰＬＵＳ模拟天然气、空气、水蒸气制合成气反应　２３　３模拟结果与讨论　３．１不同温度对模拟结果的影响　当模拟设定热负荷为０　ｋＷ的时候，反应温度为　表２给出了不同温度的模拟结果。从表２可以８８０　ｃＣ，可以确定绝热反应的操作条件。　表２模拟结果和实验数据表　３．２不同压力对模拟结果的影响　以看出随着压力升高，产物中甲烷流量增大，天然气　表３给出了不同压力的模拟结果。从表３中可　的转化率降低，符合天然气部分氧化反应规律。　表３模拟结果　４结论　应用ＡＳＰＥＮ　ＰＬＵＳ１１．０模拟软件对天然气、空　气、水蒸汽催化部分氧化制备合成气反应过程进行　了模拟，结果表明，温度和压力对反应结果的影响符　［２］　张斌．天然气催化部分氧化模拟及性能分析［Ｊ］．天然气化工，　２００５，１（２５）：１４４—１４７　化，２００５，１１（１３）３６—４０　徐显明．天然气空气绝热转化制合成气催化剂研究［Ｊ］．天然　气化工，２００６，４（　３１）３８—４１　合催化部分氧化反应规律，从而可以优化反应条件。　参考文献：　［１］王卫．国内外甲烷催化部分氧化技术进展『Ｊ１．有机化工与催　收稿日期：２００８一Ｏ２一Ｏ５　作者简介：邢春发（１９７２一），男，本科，目前工作在大庆石化公司机　动处，从事化工设备管理工作。