通海讲堂第65期:从过程模拟到成套工艺技术
发布人: 网站管理员   作者:   发布时间: 2021-04-27   访问次数: 10

       4月9日下午,第65期“通海讲堂”在奉贤校区举行。资源与环境工程学院代正华教授应邀为我校师生作了题为“从过程模拟到成套工艺技术”的学术报告。资环学院能源化工系副系主任黄胜主持学术报告会,学院党委副书记曹娜及部分师生参加了报告会。

        煤炭是我国的基础能源和战略原料。通过清洁高效利用,服务“碳达峰、碳中和”是国家重大战略需求。煤气化技术是可实现煤炭清洁高效利用的核心和龙头技术,但工程应用过程中仍面临着装置安全性有待加强以及气化原料多样化等问题。为有效缓解上述问题,所在团队以关键核心技术开发为突破口,开发形成了不同含碳原料气化的成套工艺技术。

        代正华教授首先从系统的概念、系统工程活动过程以及系统工程在能源、化工等行业的作用等角度讲述了系统工程的基本概念及应用。他指出,过程开发主要包括流程设计、放大、工艺集成和优化等阶段,数学模型可用于过程设计与优化,从而使科学通向工程的道路更加便捷。

        随后,代正华介绍了团队以复杂多相流动与反应耦合为基础,开发了气化炉计算流体力学模型、修正平衡模型和分区网络模型及其气化炉模拟软件,为气化装置的动态优化与安全运行提供了重要支撑。上述工作有力支撑了自主知识产权的煤气化技术的工程放大与优化运行,采用团队技术建设的多喷嘴对置式水煤浆气化、粉煤气化项目共65个(气化炉196台),年处理煤超过8000万吨,年产值约2000亿元,市场占有率第一,全面提升了我国煤化工行业的竞争力。

        大型炼化企业需要稳定、廉价的氢源,同时要实现炼厂石油焦、油泥等废弃物的资源化利用。气化技术是可同时解决上述问题的有效方法之一,但现有气化技术存在石油焦气化活性低、喷嘴烧蚀、耐火砖寿命短以及石油焦等废弃物协同处置难等问题。团队以现有气化技术为基础,通过系统集成优化开发了满足炼化一体化要求的SE水煤(焦)浆气化成套技术,有效解决了高硫石油焦清洁利用难题。目前,该技术已应用至5个项目(9台气化炉),推动了炼化企业实现炼化一体化和近零排放,为大型炼化企业炼厂废弃物资源化利用提供技术支撑。

        我国尚未利用的煤层气、焦炉煤气约每年700亿Nm3。现有利用技术存在烧嘴头部烧蚀、炉内生成大量炭黑以及废锅管板与火管烧蚀等问题。因此,亟需开发高效的气态原料部分氧化技术。代正华团队通过控制炉内燃烧模式、高温余热高效回收等手段开发了气态烃非催化部分氧化成套技术,实现了含油、含硫和含尘富甲烷气的高效转化,解决了含焦油粉尘富甲烷气高效清洁利用难题。目前,该技术已应用到12个项目(20台转化炉),为含焦油、粉尘富甲烷气高效清洁转化开辟了新途径。

        报告中,代正华还与现场师生交流了自己对CO2减排的思考,并认为开发新一代超高效煤气化技术,如热解气化耦合气流床气化技术,气化效率可提高5个百分点以上,进而实现的CO2减排。此外,水电解与煤制燃料/化学品系统集成均可在一定程度上降低煤炭利用过程CO2的排放。

报告会后,代正华教授与现场同学进行了互动,一一耐心回答学生们提出的问题。