【摘要】：隨著世界航空運輸量的持續(xù)增加,各國對航空煤油的需求量快速增長,特別是擁有眾多人口的中國。常規(guī)的航空煤油不僅嚴重依賴化石能源還會產(chǎn)生大量溫室氣體排放,無法滿足航空業(yè)的可持續(xù)發(fā)展原則,生物航空煤油因能夠有效實現(xiàn)溫室氣體減排而得到廣泛關(guān)注。在眾多生物航空煤油制備技術(shù)中生物質(zhì)氣化費托合成技術(shù)具有較好的減排效果、適中的經(jīng)濟性和對原料的廣泛適用性而得到較快商業(yè)化發(fā)展。然而目前該技術(shù)在中國發(fā)展較為緩慢,技術(shù)指標和商業(yè)化推廣政策不完備。在此背景下,本文提出對產(chǎn)業(yè)規(guī)模的生物質(zhì)氣化費托合成生產(chǎn)航空煤油系統(tǒng)進行生命周期評價和經(jīng)濟性分析的研究,為該技術(shù)在中國的發(fā)展提供一些技術(shù)參考和政策制定依據(jù)。首先,基于Aspen Plus對生物質(zhì)氣化費托合成生產(chǎn)航空煤油系統(tǒng)進行模擬研究,以航空煤油選擇性、航空煤油產(chǎn)率和系統(tǒng)能量利用率為評價指標得到系統(tǒng)最佳生產(chǎn)工況。結(jié)果表明:氣化溫度為750℃,氣化壓力為0.1Mpa,費托合成溫度為230℃,費托合成壓力為2.5MPa是系統(tǒng)最佳生產(chǎn)條件;在最佳反應條件下,費托合成產(chǎn)物中航空煤油選擇性為42.36%,航空煤油產(chǎn)率為98.72kg/t,系統(tǒng)能量利用率為52.02%。接著,利用混合生命周期方法對生物質(zhì)氣化費托合成生產(chǎn)航空煤油系統(tǒng)的資源消耗和溫室氣體排放進行系統(tǒng)核算。結(jié)果表明:生物質(zhì)氣化費托合成生產(chǎn)航空煤油系統(tǒng)的不可再生資源消耗為1.71×10~4 MJ/t,工藝生產(chǎn)階段用電造成的資源消耗與玉米稈的生長階段肥料的造成的資源消耗是主要貢獻者;費托合成生產(chǎn)生物航空煤油系統(tǒng)的溫室氣體排放量為54.44g CO_2/MJ,比常規(guī)航空煤油減排約39.5%,玉米稈的生長階段的土壤直接溫室氣體排放、肥料使用造成的溫室氣體排放,生產(chǎn)階段用電造成的溫室氣體排放和污水中CH_4直接排放是主要貢獻者。最后,以航空煤油最低銷售價格為評價指標對生物質(zhì)氣化費托合成生產(chǎn)航空煤油系統(tǒng)進行經(jīng)濟性分析。結(jié)果表明:生物質(zhì)氣化費托合成生產(chǎn)航空煤油系統(tǒng)總投資的主要貢獻者為生產(chǎn)成本,占總投資的74.32%。在考慮副產(chǎn)物的情形下,航空煤油的最低銷售價格為9495元/噸,比不考慮副產(chǎn)物的價格降低28.32%。降低生物質(zhì)原料成本是提高航空煤油經(jīng)濟性的最有效的方法,每噸生物質(zhì)原料的補貼為100元時,生產(chǎn)成本可以降低10.52%,其最低銷售價格可以降低約11.2%;提升10%的生產(chǎn)效率,每噸航空煤油的生產(chǎn)成本可以降低4.3%,最低銷售價格可以降低約4.7%。綜上所述,生物質(zhì)氣化費托合成生產(chǎn)航空煤油系統(tǒng)有一定的溫室氣體減排能力,但是經(jīng)濟性較低。進一步降低系統(tǒng)溫室氣體排放主要措施為降低生產(chǎn)過程中的外部電力消耗及作物生長過程中的肥料的使用;提高系統(tǒng)經(jīng)濟性的主要措施為降低生物質(zhì)原料成本,包括原料補貼和提高原料生產(chǎn)效率。
【圖文】：

不同生物航空煤油生產(chǎn)工藝轉(zhuǎn)化圖

1.氣化反應器 2.燃燒反應器 3.旋風分離器 4.換熱器 5.凈化器 6 水泵. 7 壓縮機8. 冷卻器 9.費托合成反應器 10.閃蒸器 11.變壓吸附器 12.加氫精制反應器 13.混合器 14.蒸餾塔圖 2.1 費托合成生產(chǎn)航空煤油系統(tǒng)圖在一級閃蒸器的底部合成蠟相，在二級閃蒸器的底部和頂部分別合成油相和氣相。合成的氣相產(chǎn)物進入變壓吸附器分離出氫氣用于加氫精制反應，合成的蠟相產(chǎn)物經(jīng)水泵
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：V31;TK6

【參考文獻】

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本文編號：2699365