生物質(zhì)是唯一可轉(zhuǎn)化為液體燃料的可再生碳源。利用生物質(zhì)制取高品位液體燃料,實(shí)現(xiàn)化石燃料的部分替代,將有助于緩解日益嚴(yán)峻的能源和環(huán)境問題。目前開展的生物質(zhì)熱解-提質(zhì)制取車用液體燃料經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究結(jié)果表明,該路線具備一定的經(jīng)濟(jì)性,應(yīng)用前景廣闊。本文開展了該路線中制氫過程和系統(tǒng)換熱網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化研究,并對(duì)生物質(zhì)熱解-提質(zhì)系統(tǒng)進(jìn)行可用能分析,揭示系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié),為系統(tǒng)優(yōu)化提供依據(jù)。制氫過程優(yōu)化研究比較了水蒸氣重整(SR)和吸附強(qiáng)化重整(SESR)兩種制氫方式的產(chǎn)物情況,并對(duì)兩種系統(tǒng)進(jìn)行了可用能分析。結(jié)果表明,SESR反應(yīng)器可獲得更高的氫氣純度和產(chǎn)率。在S/C為3、450 ℃-600 ℃范圍內(nèi),SESR反應(yīng)器出口氣相產(chǎn)物中H2干基含量超過98.67%、產(chǎn)率超過98.54%。同時(shí),研究的工況內(nèi)SESR反應(yīng)器中沒有焦炭生成。SR和SESR制氫系統(tǒng)可用能效率分別為61.80%和66.80%。兩種制氫系統(tǒng)中的可用能損失主要是內(nèi)部可用能損失。產(chǎn)物對(duì)比和可用能分析均表明SESR制氫方式更優(yōu)。換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化研究考察了熱容流率隨溫度的變化對(duì)夾點(diǎn)分析結(jié)果的影響,基于夾點(diǎn)設(shè)計(jì)原則獲得了最大能量回收換熱網(wǎng)絡(luò),進(jìn)而通過能量松弛法對(duì)換熱網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整,減少換熱單元數(shù)目。結(jié)果表明,相比未考慮熱容流率隨溫度的變化,考慮該變化后,夾點(diǎn)位置和共用工程目標(biāo)值都有較大改變。相比熱集成前,最終獲得換熱網(wǎng)絡(luò)使得系統(tǒng)冷、熱公用工程耗量分別降低58.72%和33.08%。最后對(duì)采用吸附強(qiáng)化重整方式提供氫源的生物質(zhì)熱解-加氫提質(zhì)系統(tǒng)進(jìn)行可用能分析,對(duì)比了系統(tǒng)熱集成前后的可用能效率,分析了系統(tǒng)可用能損失情況。結(jié)果表明,系統(tǒng)進(jìn)行熱集成后,以提質(zhì)油、焦炭和提質(zhì)過程產(chǎn)生的輕質(zhì)氣體作為目標(biāo)產(chǎn)物時(shí),可用能效率為69.61%,高于未進(jìn)行熱集成的結(jié)果(63.04%)。系統(tǒng)可用能損失以內(nèi)部可用能損失為主。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TK6
【部分圖文】：

困３．２ＳＥＳＲ制氧系統(tǒng)逡逑ＳＥＳ民制氨系統(tǒng)由ＳＥＳ民反應(yīng)器（圖３．２中的ＳＥＳ民摸塊）、吸附劑再生反應(yīng)逡逑器（圖３．２中的ＲＥＧＥＮＥ民模塊）、氣固分離器（圖３．２中ＣＹＣＬ１和ＣＹＣＬ２模逡逑塊）、水蒸氣分離器（圖３．２中的ＦＬＡＳＨ摸塊）和換熱器（圖３．２中的Ｈ１－Ｈ４模逡逑

ｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎ逡逑３．２邋ＳＲ和ＳＥＳＲ制氧系統(tǒng)棋擬逡逑利用Ａｓｐｅｎ邋Ｐ山ｓ軟件建立的ＳＲ和ＳＥＳＲ制氨系統(tǒng)流程如圖３．１和圖３．２所逡逑示。物性方法采用Ｐｅｎｇ－Ｒｏｂｉｎｓｏｎ，主要化學(xué)反應(yīng)器采用ＲＧ化ｂｓ模型。根據(jù)前面逡逑的分析結(jié)果，模擬過程中的定義的成分包括ＣＨｓＣＯＯＨ、＆０、＆、ＣＯ、Ｃ0２、逡逑ＣＨ４、Ｇ邋（ｇｒａｐｈｉｔｅ）、ＣａＯ、ＣａＣ0３、Ｃａ（ＯＨ）２。逡逑ＳＲ制氯系統(tǒng)主要由ＳＲ反應(yīng)器、水汽變換反應(yīng)器和ＣＯ２分離單元組成。重逡逑整原料（圖３．１中的物流１）預(yù)熱后進(jìn)入ＳＲ反應(yīng)器（圖３．１中的ＳＲ模塊）進(jìn)行逡逑重整。化反應(yīng)器出口產(chǎn)物進(jìn)入高、低溫變換反應(yīng)器（圖３．１中的ＨＴＳ和ＬＴＳ模逡逑塊）進(jìn)一步反應(yīng)，提高Ｈ２產(chǎn)率。ＬＴＳ反應(yīng)器出口氣體中Ｃ0２通過低溫甲醇洗進(jìn)逡逑行分離

３．３邋ＳＲ和ＳＥＳＲ反應(yīng)器出口產(chǎn)物分析逡逑本節(jié)研究不同工況下ＳＲ和ＳＥＳＲ反應(yīng)器產(chǎn)物的分布情況，濕度范西為逡逑２００－１０００邋°Ｃ、水碳比（Ｓ／Ｃ）范困為１－４．５。氨氣產(chǎn)率Ｙ＆定義如式（３．１）所示，逡逑乙酸重整反應(yīng)理論上可獲得的氨氣摩爾數(shù)由表３．１中的民１獲得。ＳＥＳＲ反應(yīng)器中，逡逑ＣａＯ的摩爾數(shù)與理論上生成的Ｃ0２摩爾數(shù)相同，即ＣａＯ與乙酸摩爾比為２。Ｗ邋１逡逑乙，Ｓ民ＳＥＳ民器出口的組、氨率如圖逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2808671