本文關鍵詞：合成氣多段甲烷化制合成天然氣工藝分析

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【摘要】：本文基于Aspen Plus流程模擬軟件,針對煤制氣甲烷化過程所需的反應段數、能效及操作條件之間的匹配進行計算研究,確定了一段、兩段及三段甲烷化工藝生成合格產品氣的可操作區(qū)域,同時指出了不同工藝提供有效能的水平狀況。進一步對輸送床-固定床兩段甲烷化工藝進行了可行性分析,得到兩段甲烷化工藝生成合格產品氣的操作條件,并提出兩段甲烷化工藝的優(yōu)化方案。最后,利用Aspen Energy Analyzer對優(yōu)化前后的兩段甲烷化工藝進行了換熱網絡匹配,為工業(yè)放大提供理論參考和指導。得出如下結論:1.針對煤制氣甲烷化過程所需的反應段數、能效及操作條件之間的匹配進行計算研究得到:對于一段甲烷化工藝,采取較大循環(huán)比及對外移熱措施控制一段反應器出口溫度≤267℃,可獲得合格產品氣,但工藝釋放的有效能較低;對于兩段工藝,在一定操作條件下可以得到合格的產品氣,但需較大的循環(huán)比或對外移熱,工藝釋放的有效能處于中等水平;對于三段工藝,第一段循環(huán)比在0.83以下即可生成合格的產品氣,操作條件可調節(jié)范圍較廣,同時工藝釋放有效能處于較高水平。2.以生成合格產品氣及提高能效為目標,對輸送床-固定床兩段甲烷化工藝進行了可行性分析,研究結果:輸送床進口溫度為260℃,出口溫度為440℃,固定床進口溫度為250℃時,出口溫度為307℃,反應壓力為2MPa,此時輸送床出口甲烷含量約為86%,固定床出口甲烷含量大于95%,CO2含量低于2%,產品氣合格;進一步研究了氫碳比、進料溫度、反應壓力及CO2含量對兩段甲烷化過程的影響;最后,確保生成合格產品氣的條件下,提出產品氣循環(huán)的優(yōu)化方案,使輸送床出口溫度由440℃提高到480℃,釋放的有效能提高了3.2%,提高了兩段工藝能量品位及釋放的有效能總量。3.利用Aspen Energy Analyzer對優(yōu)化后的兩段甲烷化工藝進行換熱網絡匹配得到:用固定床入口換熱器的全部熱量、催化劑循環(huán)換熱器可放出的部分熱量和與產品氣循環(huán)換熱器的部分熱量用來加熱原料氣,至此唯一的冷物流都已被加熱完,剩下的熱量用于公用工程。
【學位授予單位】：新疆大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TE665.3

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