隨著中國煤化工的快速發(fā)展,煤制天然氣作為一種補(bǔ)充能源燃料,相關(guān)項(xiàng)目近年來在全國各地快速推出。然而,已建成的大型煤制氣項(xiàng)目裝置運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和可持續(xù)性不足的問題也逐漸凸顯。因此,有必要思考流程與工藝創(chuàng)新,調(diào)整優(yōu)化生產(chǎn)結(jié)構(gòu),推動(dòng)項(xiàng)目的可持續(xù)性發(fā)展。本研究是在課題組已有研究的基礎(chǔ)上,將研究工作延伸到合成氣深冷分離領(lǐng)域。本文討論了一種固定床煤氣化聯(lián)產(chǎn)LNG-甲醇工藝,并對關(guān)鍵單元進(jìn)行了模擬。其目標(biāo)是尋找低收入煤制氣工藝的改進(jìn)（該工藝使用相同的原料,但生產(chǎn)利潤率較低的單一合成天然氣產(chǎn)品）。在LNG-甲醇聯(lián)產(chǎn)工藝中,有兩個(gè)創(chuàng)新方面:首先,該工藝酸氣脫除裝置分離出的CO₂部分可回用于甲醇合成反應(yīng),提高了碳元素利用率,減少了碳排放。其次,在聯(lián)產(chǎn)流程建模的基礎(chǔ)上,針對合成氣深冷分離甲烷過程,進(jìn)行了能量網(wǎng)絡(luò)的分析和計(jì)算,修正了深冷模型。研究表明,LNG-甲醇聯(lián)產(chǎn)工藝流程可生產(chǎn)64.2萬噸/年LNG,136.8萬噸/年甲醇。該過程需要的原料煤量與單產(chǎn)20億標(biāo)立方煤制天然氣相同,而碳元素利用率達(dá)到39.6%,過程能效為53.1%,較后者分別提高了4.9%和2.7%。過程CO₂

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

深冷分離單元過程模擬圖

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文36涉及到的動(dòng)力學(xué)反應(yīng)式如式（3-4）~（3-9）所示[26,92-93]，rCO=k1fCOfH221-β11+kCOfCO+kCO2fCO2+kH2fH23（3-4）rCO2=k2fCO2fH231-β21+kCOfCO+kCO2fCO2+kH2fH24（3-5）β1=fmKf1fCOfH22(3-6)β2=fmkH2OKf2fCO2fH23(3-7)rMeOH=k1pCOpH21-1k1eqpH2O·pCH3OHpH23pCO21+k3pH2OpH2+k4pH2+k5pH2O3(3-8)rMeOH=k2pCOpH21-1k2eqpH2O·pCH3OHpH23pCO21+k3pH2OpH2+k4pH2+k5pH2O3(3-9)式中，1、2分別是CO、CO2的反應(yīng)平衡常數(shù)，而1、2、CO、CO2、H2取值參考文獻(xiàn)[111-112]。采用ASPENPlus軟件進(jìn)行模擬，過程模型如圖3-13所示。未反應(yīng)氣體循環(huán)比設(shè)定為86%。這是因?yàn)椋环矫娈?dāng)循環(huán)比升高時(shí)，可以將更多的化學(xué)能轉(zhuǎn)化到產(chǎn)品中，提高碳元素的利用；另一方面，隨著循環(huán)比的增加，合成氣循環(huán)和壓縮過程使得能耗更加顯著，在這個(gè)過程中取得平衡非常重要。根據(jù)楊等的研究[53]，未反應(yīng)氣循環(huán)比為85%左右時(shí)，可以取得較好的效果。圖3-13甲醇合成過程模擬圖Figure3-13Flowdiagramofthemethanolsynthesisprocess

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文48圖4-1深冷分離單元模擬圖Figure4-1HYSYSFlowdiagramofthecryogenicseparationprocess


本文編號：3110456