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天然氣基化工動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的研究

來源:論文學(xué)術(shù)網(wǎng)
時間:2024-08-19 08:06:09
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天然氣基化工動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的研究【摘要】:節(jié)約和合理利用能源,降低能源消耗,提高能源利用效率,既是中國緩解能源供應(yīng)緊張的重要措施,更是提升經(jīng)濟增長質(zhì)量、創(chuàng)新發(fā)展模式的重要手段。構(gòu)建

【摘要】:節(jié)約和合理利用能源,降低能源消耗,提高能源利用效率,既是中國緩解能源供應(yīng)緊張的重要措施,更是提升經(jīng)濟增長質(zhì)量、創(chuàng)新發(fā)展模式的重要手段。構(gòu)建資源、能源和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),是提高資源利用效率和減少廢棄物排放的有效途徑。 本文依托國家自然科學(xué)基金重點資助項目,開展天然氣基熱力循環(huán)與化工過程系統(tǒng)集成整合原則、合理匹配關(guān)系的研究,旨在提出甲烷CO2轉(zhuǎn)化反應(yīng)與天然氣基化工動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)集成的理論規(guī)律,開拓新穎的天然氣基CO2準零排的熱力循環(huán)系統(tǒng),以及開拓天然氣基化學(xué)品生產(chǎn)(甲醇或二甲醚)與熱功轉(zhuǎn)換有機整合的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),并研究上述創(chuàng)新流程內(nèi)在作用機理和系統(tǒng)特性。本文主要內(nèi)容如下: 首先,基于對甲烷轉(zhuǎn)化成合成氣過程中轉(zhuǎn)化反應(yīng)條件對甲烷轉(zhuǎn)化率和吸收所需能量品位的影響規(guī)律的研究,提出在甲烷CO2轉(zhuǎn)化反應(yīng)中提高CO2與甲烷的轉(zhuǎn)化反應(yīng)的物質(zhì)的量比,可以達到兩個目的,一是可以提高甲烷的轉(zhuǎn)化率,降低CO2與甲烷的轉(zhuǎn)化反應(yīng)熱源的溫度,吸收更多低品位熱,提高系統(tǒng)的熱集成度。二是可以提高合成氣中的CO的含量。因為在相同的條件下,富CO氣體比富H2氣體能夠釋放出更多的熱量,使動力側(cè)的熱功轉(zhuǎn)化效率提高。將CO2的甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)與O2/CO2循環(huán)結(jié)合,不僅可以獲得系統(tǒng)的能量高效利用,而且可以進一步整合系統(tǒng)的碳氫資源轉(zhuǎn)化與利用,以及實現(xiàn)CO2的捕集,形成構(gòu)建新型動力循環(huán)和化工動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的有效途徑。 本研究提出了一個由天然氣CO2轉(zhuǎn)化化學(xué)回?zé)釀恿ρh(huán)和氨吸收式制冷循環(huán)構(gòu)成的新型CO2和NOx準零排放的02/C02熱力循環(huán)系統(tǒng)。該熱力循環(huán)采用天然氣CO2轉(zhuǎn)化化學(xué)回?zé)?回收較高溫度的燃氣透平排氣熱量,采用氨吸收式制冷循環(huán)回收較低溫的排氣熱量,并用產(chǎn)生的冷量作透平進氣冷卻。利用圖式(?)分析工具EUD,本文剖析了CO2轉(zhuǎn)化的化學(xué)回?zé)岷团艢庥酂嶂评溆糜谕钙竭M氣冷卻等過程對系統(tǒng)低品位能量的(?)再生作用,揭示了高效天然氣動力轉(zhuǎn)化系統(tǒng)能量集成的熱力學(xué)原理。探討了該循環(huán)的熱力學(xué)性能及其影響參數(shù),考察了循環(huán)壓比和進氣冷卻溫度對系統(tǒng)循環(huán)的影響規(guī)律。 針對甲醇與動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),本研究首先構(gòu)思和設(shè)計了一種新穎的甲醇與動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。通過分析二段聯(lián)合轉(zhuǎn)化甲醇工藝和化學(xué)回?zé)釀恿ρh(huán),提出了甲醇動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的關(guān)鍵集成要素,探討了系統(tǒng)關(guān)鍵因素對多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)性能的影響規(guī)律,并運用圖式炯分析工具EUD對新系統(tǒng)的能量的利用狀況進行分析,從而揭示出高效天然氣基甲醇動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)能量集成的熱力學(xué)原理和多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)組分轉(zhuǎn)化與能量轉(zhuǎn)換利用之間的耦合機理。同時,本研究還提出了一種新穎的回收CO2的甲醇與動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。研究了系統(tǒng)關(guān)鍵因素對多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)性能的影響規(guī)律,說明了高效天然氣基甲醇動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)能量集成,清潔能源生產(chǎn)與CO2分離的集成方法。 針對二甲醚與動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),本研究首先基于對天然氣基二步法合成二甲醚工藝和化學(xué)回?zé)釀恿ρh(huán)的分析,構(gòu)思和設(shè)計了兩種二步法制二甲醚工藝的動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),并分析了新系統(tǒng)的能量利用狀況。 同時,本研究還提出了兩種新穎的一步法制二甲醚工藝與動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。通過分析合成氣碳氫比和CO2對一步法制二甲醚的影響規(guī)律,提出了天然氣基一步法制二甲醚動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的關(guān)鍵集成要素。 【關(guān)鍵詞】:天然氣基多聯(lián)產(chǎn) 甲烷CO_2轉(zhuǎn)化 化學(xué)回?zé)?/strong> 能量集成
【學(xué)位授予單位】:北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】:博士
【學(xué)位授予年份】:2008
【分類號】:TE64
【目錄】:
  • 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集3-4
  • 摘要4-7
  • ABSTRACT7-16
  • 符號說明16-18
  • 第一章 緒論18-33
  • 1.1 研究背景與意義18-19
  • 1.2 天然氣利用概述19-29
  • 1.2.1 天然氣制合成氣技術(shù)19-23
  • 1.2.2 天然氣基清潔燃料的生產(chǎn)23-26
  • 1.2.3 化學(xué)回?zé)峒夹g(shù)與O_2/CO_2動力循環(huán)26-29
  • 1.3 多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的研究29-31
  • 1.4 論文研究內(nèi)容31-33
  • 第二章 轉(zhuǎn)化反應(yīng)與天然氣基多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)集成33-42
  • 2.1 能量高效利用與轉(zhuǎn)化反應(yīng)的理論33-39
  • 2.2 天然氣基多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)有效集成途徑39-41
  • 2.3 小結(jié)41-42
  • 第三章 天然氣CO_2轉(zhuǎn)化化學(xué)回?zé)釤崃ρh(huán)42-59
  • 3.1 概述42-43
  • 3.2 新循環(huán)構(gòu)思與流程描述43-44
  • 3.3 熱力學(xué)分析評價指標44-46
  • 3.4 系統(tǒng)模擬與分析46-54
  • 3.4.1 模擬結(jié)果46-49
  • 3.4.2 圖式(火用)分析49-54
  • 3.5 新循環(huán)熱力性能分析54-57
  • 3.6 新循環(huán)技術(shù)特點57
  • 3.7 小結(jié)57-59
  • 第四章 天然氣基甲醇-動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)59-82
  • 4.1 甲醇動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的構(gòu)思與集成要素59-60
  • 4.2 甲醇動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)流程描述與特征60-67
  • 4.2.1 甲醇工藝流程描述60-63
  • 4.2.2 聯(lián)產(chǎn)合成氣的動力循環(huán)流程描述63-64
  • 4.2.3 多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)流程描述與特征64-67
  • 4.3 模擬結(jié)果與分析67-76
  • 4.3.1 模擬基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及參數(shù)設(shè)定67-69
  • 4.3.2 模擬結(jié)果與分析69-76
  • 4.4 多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)性能分析76-80
  • 4.4.1 壓力對多產(chǎn)系統(tǒng)性能的影響76-79
  • 4.4.2 入塔H_2/CO比對多聯(lián)產(chǎn)性能的影響79-80
  • 4.5 小結(jié)80-82
  • 第五章 回收CO_2的甲醇-動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)82-93
  • 5.1 MEA回收CO_2流程描述82-83
  • 5.2 系統(tǒng)流程描述與特征83-87
  • 5.3 模擬結(jié)果與分析87-88
  • 5.4 多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)性能分析88-92
  • 5.4.1 壓力對多產(chǎn)系統(tǒng)性能的影響88-90
  • 5.4.2 入塔H_2/CO比對多聯(lián)產(chǎn)性能的影響90-92
  • 5.5 小結(jié)92-93
  • 第六章 天然氣基二甲醚-動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)93-109
  • 6.1 二甲醚工藝概述93-94
  • 6.2 二步法制二甲醚-動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)94-101
  • 6.2.1 二步法制二甲醚工藝流程描述94-95
  • 6.2.2 二步法制二甲醚-動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)流程描述與特征95-100
  • 6.2.3 模擬結(jié)果與分析100-101
  • 6.3 一步法制二甲醚-動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)想101-107
  • 6.3.1 一步法合成二甲醚的熱力學(xué)分析101-104
  • 6.3.2 一步法制二甲醚多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)集成要素與構(gòu)思104-107
  • 6.4 小結(jié)107-109
  • 第七章 結(jié)論109-112
  • 參考文獻112-120
  • 附錄120-130
  • 附錄1 二段聯(lián)合轉(zhuǎn)化甲醇工藝基礎(chǔ)文獻數(shù)據(jù)120-124
  • 附錄2 二段聯(lián)合轉(zhuǎn)化甲醇工藝基礎(chǔ)模擬數(shù)據(jù)124-128
  • 附錄3 兩步法合成二甲醚工藝基礎(chǔ)文獻數(shù)據(jù)128-129
  • 附錄4 兩步法合成二甲醚工藝基礎(chǔ)模擬數(shù)據(jù)129-130
  • 致謝130-131
  • 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文131-132
  • 作者和導(dǎo)師簡介132-133
  • 博士研究生學(xué)位論文答辯委員會決議書133-134


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