以煤氣化為基礎(chǔ)合成甲醇系統(tǒng)的參數(shù)分析及優(yōu)化

【摘要】：我國煤炭資源豐富,總量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過石油和天然氣資源,在我國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占據(jù)主導(dǎo)地位。因此,中國的煤炭資源高效清潔利用,成為我國能源發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。近年來,在我國煤基多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及技術(shù)發(fā)展迅速,而甲醇作為重要的有機(jī)原料,是碳一化工的基礎(chǔ)產(chǎn)品,煤氣化后合成氣的主要成分是CO和H2,對于合成甲醇有很大的優(yōu)勢,因此,通過以煤氣化為基礎(chǔ)合成甲醇具有良好的發(fā)展前景。 本文對以煤氣化為基礎(chǔ)合成甲醇系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的研究分析,首先對系統(tǒng)流程中主要單元系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀及運(yùn)行原理做了深入的研究；其次以生產(chǎn)實(shí)例為基礎(chǔ),建立以煤氣化為基礎(chǔ)合成甲醇系統(tǒng)中各個(gè)子系統(tǒng)的模型,計(jì)算結(jié)果與生產(chǎn)實(shí)例進(jìn)行對比,驗(yàn)證模型的可行性；最后對煤氣化系統(tǒng)、水煤氣變換系統(tǒng)和甲醇合成系統(tǒng)的主要工藝操作參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化分析,提出本文研究系統(tǒng)的最佳優(yōu)化參數(shù)。 論文以生產(chǎn)實(shí)例為基礎(chǔ),對煤氣化為基礎(chǔ)合成甲醇系統(tǒng)中各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行建模分析,研究結(jié)果表明：建立的各個(gè)子系統(tǒng)模型的模擬結(jié)果與實(shí)際生產(chǎn)值基本相符,誤差結(jié)果在可接受范圍之內(nèi)。論文根據(jù)建立的模型對煤氣化系統(tǒng)、水煤氣變換系統(tǒng)和甲醇合成系統(tǒng)中主要操作參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化分析。研究結(jié)果表明：對于煤氣化系統(tǒng),根據(jù)所選煤種對Texaco爐進(jìn)行氣化模擬,當(dāng)水煤漿濃度為68%、氧煤比為0.95、氣化溫度為1350℃、氣化壓力為4.2MPa時(shí),論文研究的煤氣化系統(tǒng)性能最佳;對于水煤氣變換系統(tǒng),當(dāng)汽氣比為0.21～0.39、氣化溫度為230℃-250℃時(shí),變換系統(tǒng)性能較為理想,同時(shí)滿足甲醇合成系統(tǒng)的要求；對甲醇合成系統(tǒng)的分析,得到甲醇產(chǎn)量隨著原料氣氫碳比的增加而下降。循環(huán)比增大時(shí),CO和H2的轉(zhuǎn)化率升高,反應(yīng)器出口的甲醇含量降低,甲醇產(chǎn)量增高,壓縮機(jī)功耗增大。 【關(guān)鍵詞】：煤氣化 流程模擬 水煤氣變換 合成甲醇 優(yōu)化分析
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TQ223.121
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-10
• 1 緒論10-19
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 煤基多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)簡介及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 煤基多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)簡介11
• 1.2.2 煤基多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11-14
• 1.3 煤基多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化模擬研究進(jìn)展14-18
• 1.3.1 國外研究進(jìn)展14-16
• 1.3.2 國內(nèi)研究進(jìn)展16-17
• 1.3.3 國內(nèi)外研究進(jìn)展小結(jié)17-18
• 1.4 論文研究的主要內(nèi)容18-19
• 2 煤氣化為基礎(chǔ)合成甲醇系統(tǒng)的構(gòu)成19-27
• 2.1 煤的氣化系統(tǒng)19-21
• 2.1.1 Texaco氣化技術(shù)介紹20-21
• 2.2 水煤氣變換系統(tǒng)21-22
• 2.3 煤氣凈化系統(tǒng)22-23
• 2.4 甲醇合成系統(tǒng)23-25
• 2.4.1 甲醇及甲醇合成的生產(chǎn)流程23-25
• 2.4.2 甲醇合成反應(yīng)的研究方法25
• 2.5 甲醇精餾系統(tǒng)25
• 2.6 本章小結(jié)25-27
• 3 水煤漿氣化理論基礎(chǔ)及系統(tǒng)建模方法27-33
• 3.1 水煤漿氣化過程及氣化反應(yīng)27-28
• 3.2 氣化過程的熱力學(xué)平衡28-29
• 3.3 Gibbs自由能最小化法29-30
• 3.4 系統(tǒng)建模方法30-32
• 3.5 本章小結(jié)32-33
• 4 煤氣化為基礎(chǔ)合成甲醇系統(tǒng)流程仿真模擬研究33-58
• 4.1 煤氣化為基礎(chǔ)合成甲醇系統(tǒng)示意圖33-34
• 4.2 煤氣化系統(tǒng)模擬34-37
• 4.3 水煤氣變換系統(tǒng)模擬37-40
• 4.3.1 水煤氣變換反應(yīng)熱力學(xué)37-38
• 4.3.2 水煤氣變換反應(yīng)動(dòng)力學(xué)38
• 4.3.3 水煤氣變換反應(yīng)模擬38-40
• 4.4 煤氣凈化系統(tǒng)模擬40-47
• 4.4.1 低溫甲醇洗的基本原理40-42
• 4.4.2 低溫甲醇凈化系統(tǒng)模擬42-47
• 4.5 甲醇合成系統(tǒng)模擬47-53
• 4.5.1 甲醇合成反應(yīng)的理論基礎(chǔ)47-50
• 4.5.2 甲醇合成系統(tǒng)模擬50-53
• 4.6 甲醇精餾模擬53-56
• 4.7 本章小結(jié)56-58
• 5 煤氣化為基礎(chǔ)合成甲醇系統(tǒng)工藝參數(shù)優(yōu)化分析58-71
• 5.1 多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化理論基礎(chǔ)58
• 5.2 煤氣化系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)對系統(tǒng)的優(yōu)化分析58-64
• 5.2.1 氣化劑配比的研究分析58-62
• 5.2.2 氣化溫度的研究分析62-63
• 5.2.3 氣化壓力的研究分析63-64
• 5.3 水煤氣變換系統(tǒng)操作參數(shù)的優(yōu)化分析64-67
• 5.3.1 汽氣比的研究分析64-65
• 5.3.2 反應(yīng)溫度的研究分析65-66
• 5.3.3 反應(yīng)壓力的影響分析66-67
• 5.4 甲醇合成系統(tǒng)操作參數(shù)的優(yōu)化分析67-70
• 5.4.1 原料氣碳?xì)浔鹊挠绊懛治?/span>67-68
• 5.4.2 循環(huán)比的影響分析68-69
• 5.4.3 反應(yīng)壓力的影響分析69-70
• 5.5 本章小結(jié)70-71
• 6 結(jié)論與展望71-73
• 6.1 主要結(jié)論71-72
• 6.2 不足與展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 致謝77-78
• 個(gè)人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果78

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