基于Aspen Plus的甲烷联合重整制合成气过程热力学计算

作     者：庞淑馨 王昊 王健宇 朱卡克 刘志成 PANG Shuxin;WANG Hao;WANG Jianyu;ZHU Kake;LIU Zhicheng

作者机构：华东理工大学化学工程联合国家重点实验室上海200237 中石化齐鲁分公司研究院山东淄博255400 国防科技大学气象海洋学院湖南长沙410005 中石化(上海)石油化工研究院绿色化工与工业催化国家重点实验室上海201208 

基　　金：国家自然科学基金(U1663221) 中国石油化工股份有限公司项目(222215) 

出 版 物：《化工进展》 (Chemical Industry and Engineering Progress)

年 卷 期：2024年第43卷第5期

页      码：2890-2900页

摘      要：甲烷联合重整产物合成气的组成受热力学平衡控制,反应中积炭反应也受操作条件的影响,因此,计算反应条件(原料组成、温度、压力)对产物组成和积炭形成的影响,进行定量热力学分析是工艺设计所需要的。本文使用Aspen Plus软件中的RGibbs模块,建立甲烷联合重整热力学反应模型,采用吉布斯自由能最小化法,考虑所有相关反应的进料组成、温度和压力对平衡反应混合物组成和积炭的影响。首先,设定化学计量比CH_(4)∶(CO_(2)+H_(2)O)=1∶1进料,调控CO_(2)、H_(2)O相对进料比例,结果发现:CO_(2)/CH_(4)比增加时,CH_(4)和CO_(2)转化率升高,但积炭量也相应增加,H_(2)/CO比减小;CH_(4)和CO_(2)的平衡转化率随温度升高而升高,且随着温度升高趋于极限,可通过调节温度从而调控H_(2)/CO比达到所需生产要求。然后,研究了压力对反应平衡的影响,结果表明CH_(4)和CO_(2)的热力学平衡转化率随压力升高而降低,积炭量增加。最后,结合进料比、温度和压力的影响,针对合成气制下游化学产品的不同需求以及特定氢碳比精准调控,模拟计算出合适的反应进料比例,为将来实际生产调控提供了理论计算依据。

主 题 词：热力学 Aspen Plus 甲烷联合重整 吉布斯自由能 二氧化碳 天然气 

学科分类：080701[080701] 081702[081702] 1201[管理学-管理科学与工程类] 0817[工学-轻工类] 08[工学] 0807[工学-电子信息类] 0703[理学-化学类] 0835[0835] 0812[工学-测绘类] 

核心收录：

D　O　I：10.16085/j.issn.1000-6613.2023-2118

馆 藏 号：203128204...