Aspen Plus by AspenTech is a Process modeling tool for conceptual design, optimization, and performance monitoring of chemical processes

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1 Aspen Plus by AspenTech is a Process modeling tool for conceptual design, optimization, and performance monitoring of chemical processes Aspen Plus predicts process behavior using engineering relationships such as mass and energy balances, phase and chemical equilibrium, and reaction kinetics. With reliable thermodynamic data, realistic operating conditions, and the rigorous equipment models, engineers are able to simulate actual plant behavior. World s largest database of pure component and phase equilibrium data for conventional chemicals, electrolytes, solids, and polymers Comprehensive Library of Unit Operation Models Addresses a wide range of solid, liquid, and gas processing equipment Models a wide range of industrial processes including power, chemicals, polymers, metals and minerals, etc

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5 Esempio di definizione corrente di input

6 Esempio di definizione blocco di reazione (reattore di Gibbs)

7 Schema di processo: Impianto di gassificazione per la produzione di idrogeno Schema a blocchi (alimentazione, gassificazione, trattamento gas) Combustibili di partenza: carbone e biomassa in diversi rapporti massivi Agenti gassificanti: ossigeno (puro al 95%) e vapor acqueo miscela combustibili solidi agenti gassificanti Alimentazione (+devolatilizzazione) acqua di quench vapore aria Gassificazione (+quench e recupero termico) syngas Trattamento gas e ciclo energetico recupero termico residui solidi sottoprodotti (zolfo, gas esausti, fumi) recuperi termici energia

8 Schema di processo: Impianto di gassificazione per la produzione di idrogeno Blocco di alimentazione (Carbone, Biomassa e Gas)

9 Schema di processo: Impianto di gassificazione per la produzione di idrogeno Blocco di gassificazione (reattore, quench e separazione fanghi)

10 Schema di processo: Impianto di gassificazione per la produzione di idrogeno Blocco di trattamento gas (reattore di water shift, desolforazione, membrane di separazione e ciclo di combustione dell idrogeno)

11 Risultati analisi di sensitività: composizione del syngas al variare del rapporto ossigeno / combustibile mol fraction CO H2O T H2 CO2 TAR CH T peak gasifier [ C] ro/c (mol/mol) [30% biom, rst/c 0.20 mol/mol]

12 Risultati analisi di sensitività: effetto del rapporto biomassa/carbone sull idrogeno prodotto (carbone sudafricano, pioppo) mol H2 process/molc feed %biom 15%biom 30%biom 40%biom 50%biom ro/c (mol/mol) [rst/c 0.20 mol/mol]

13 Risultati analisi di sensitività: confronto delle efficienze di processo η H H 2 H 2 = HV Coal M HV + Coal M HV Biomass M Biomass η P HVH 2 M H 2 PU = HV Coal M Coal + HV Biomass E M HD Biomass η I HVH 2 M H 2 PU EHD + = HV Coal M Coal + HV Biomass M Biomass E I Efficiency ηh ηp ηi poplar wood ro/c (mol/mol) [rbiom/coal 30%, rst/c 0.20 mol/mol]

14 Schema (complesso) di gassificazione per la produzione di idrogeno N2 AIR SEPARATION COLUMNS ASU GASIFIER oxygen pressurized water outlet LP steam 5bar HP steam 31 bar coal biomass INTEGRATION: * COAL * STEAM * WATER * EMISSIONS * ENERGY INTEGRATION WITH POWER PLANT WATER GAS SHIFT REACTION COND condensate pressurized water inlet pressurised hot water total quench (water) syngas waste water water CANDLES DEDUST SECTION VENTURI SCRUBBER HP steam MIXER HT SOUR CO SHIFT fly ash waste water Air nitrogen P-ASU HYDROGEN slag MEMBR.1 H2S to treatment LT SOUR CO SHIFT MICRO TURBINES ADVANCED BURNERS FLAMELESS COMBUSTORS POROUS MATRIX BURNERS DISTRIBUTED GENERATION H2duct UTILIZATION SCENARIOS HYBRID CATALYTIC/POROUS BURNERS MEMBR.3 MEMBR.2 compressors MEMBRANE SEPARATION SECTION syngas P-MEMBR permeate STRIPPER stripping gas or steam SULFUR REMOVAL SECTION water/mdea ABSORPTION COLUMN COND HEAT RECOVERY condensate

15 Process Flow Diagram (AspenPlus Hierarchy): processo di gassificazione

16 Schema di un gassificatore a letto trascinato oxygen steam fuel fuel preheating gasifying agents preheating oxygen steam DEVO sub-model (CPD Db) COMBUSTION sub-model (PFR) LP steam GASIFICATION sub-model (PFR) hot water 3 steps of quench / heat recovery.. quench water i-th QUENCH (MIXER) HP hot water i-th HEAT RECOVERY.. pressurized water material streams heat streams SEPARATION slag syngas waste water

17 Process Flow Diagram (AspenPlus Hierarchy): gassificatore

18 Process Flow Diagram (AspenPlus Hierarchy): Air Separation Unit