高海拔地區(qū)天然氣制甲醇生產(chǎn)過程的系統(tǒng)集成與優(yōu)化

【摘要】：甲醇是C1化工的母體。近年來國內(nèi)甲醇生產(chǎn)裝置規(guī)模日益擴大,但國內(nèi)甲醇生產(chǎn)企業(yè)與國外相比普遍存在著生產(chǎn)成本偏高、能耗過大的問題。青海地處青藏高原,具有海拔高,氣溫、氣壓偏低,晝夜溫差大的特點,因而甲醇生產(chǎn)也具有不同于內(nèi)地的獨特特征。本文針對這些特點,以青海某30萬噸/年天然氣制甲醇裝置為對象,通過模擬計算,分析生產(chǎn)現(xiàn)狀,提出工藝參數(shù)調(diào)整意見;找出適合于青海高海拔地區(qū)甲醇高效生產(chǎn)的方案,通過對生產(chǎn)全過程中用能、用水相關(guān)的系統(tǒng)進(jìn)行集成分析與優(yōu)化,以期提高企業(yè)物料利用率、促進(jìn)節(jié)能減排和降低生產(chǎn)操作成本的目的;對地處“三江源頭”、有“中華水塔”之稱的青?；て髽I(yè),在提高生態(tài)資源與環(huán)境承載力,實施開展節(jié)能降耗、節(jié)水減排工作上更加具有社會與經(jīng)濟雙重意義。主要開展了如下工作:(1)利用“ECSS工程化學(xué)模擬系統(tǒng)——化工之星”(簡稱“化工之星”)對天然氣制甲醇過程的轉(zhuǎn)化、合成、精餾及CO2回收工段進(jìn)行了模擬計算,得到的結(jié)果與工廠現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)能夠良好地吻合,所建立的模型準(zhǔn)確可靠,可以用來研究工藝操作的優(yōu)化及用能、用水系統(tǒng)集成等后續(xù)工作。(2)通過模擬分析高海拔地區(qū)低氣壓對甲醇精餾過程可能產(chǎn)生的影響,對整個甲醇四塔精餾系統(tǒng)以及單獨對常壓精餾塔進(jìn)行了優(yōu)化:利用高海拔地區(qū)粗甲醇組分沸點低這一特點,在精甲醇產(chǎn)品合格和廢水達(dá)標(biāo)排放的前提下,改進(jìn)后各塔的操作溫度和壓力均有所降低,新鮮水用量與冷卻、加熱負(fù)荷均得到節(jié)約;為保證常壓精餾塔采出的精甲醇產(chǎn)品純度達(dá)標(biāo),進(jìn)料位置需選擇在常壓塔的中下部第20~25塊理論板,操作回流比選用3.0~3.5,側(cè)線采出位置應(yīng)選在中下部的第20~25塊理論板。(3)通過夾點分析找出了高海拔地區(qū)整個天然氣制甲醇裝置的用能“瓶頸”,提出能量合理利用的優(yōu)化方案。經(jīng)分析,優(yōu)化后的換熱網(wǎng)絡(luò)可節(jié)約加熱公用工程8622.7k W,節(jié)能效果為18.6%,節(jié)約冷卻公用工程9891.1k W,節(jié)能效果為14.6%。(4)通過水夾點技術(shù)的應(yīng)用,對地處三江源地區(qū)、原水中總含鹽量較高的甲醇生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行了水系統(tǒng)進(jìn)行集成與優(yōu)化:廢水直接回用水網(wǎng)絡(luò)相比原用水網(wǎng)絡(luò)可節(jié)約原水11.57t/h,脫鹽水8.12t/h,污水排放量減少14.7t/h。再生回用水網(wǎng)絡(luò)相比原用水網(wǎng)絡(luò)可減少原水的使用量17.79t/h,污水排放量減少19.95t/h。 【關(guān)鍵詞】：甲醇生產(chǎn) 模擬分析 夾點技術(shù) 能效優(yōu)化 水系統(tǒng)集成
【學(xué)位授予單位】：青海大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ223.121
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 緒論12-29
• 1.1 研究背景及意義12-13
• 1.1.1 甲醇的屬性及用途12
• 1.1.2 甲醇生產(chǎn)能耗狀況12-13
• 1.2 甲醇生產(chǎn)技術(shù)研究進(jìn)展13-16
• 1.2.1 甲醇主要生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展歷程13-14
• 1.2.2 典型的甲醇生產(chǎn)工藝路線14-16
• 1.3 夾點技術(shù)16-26
• 1.3.1 夾點技術(shù)的提出及發(fā)展16-17
• 1.3.2 夾點的形成及換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化綜合17-21
• 1.3.3 水夾點技術(shù)原理21-26
• 1.3.4 夾點技術(shù)在甲醇工業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)展26
• 1.4 選題意義及研究內(nèi)容26-29
• 1.4.1 選題意義26-28
• 1.4.2 研究內(nèi)容28-29
• 第二章 天然氣制甲醇生產(chǎn)全流程模擬29-49
• 2.1 天然氣制甲醇工藝流程簡介29-30
• 2.2 天然氣制甲醇工藝流程模擬30-48
• 2.2.1 甲醇生產(chǎn)工藝流程物理模型搭建30-41
• 2.2.2 甲醇生產(chǎn)過程數(shù)學(xué)模型搭建41-46
• 2.2.3 模型驗證46-48
• 2.3 本章小結(jié)48-49
• 第三章 甲醇精餾單元工況分析及優(yōu)化49-66
• 3.1 甲醇精餾工藝介紹49-52
• 3.1.1 雙塔精餾工藝50-51
• 3.1.2 三塔精餾工藝51-52
• 3.1.3 四塔精餾工藝52
• 3.2 精餾單元工況分析與優(yōu)化52-62
• 3.2.1 高海拔地區(qū)組分物性變化特點52-54
• 3.2.2 模擬計算過程54-56
• 3.2.3 進(jìn)料粗甲醇組成確定56-57
• 3.2.4 模擬計算結(jié)果及分析57-62
• 3.3 常壓精餾塔變工況模擬分析與優(yōu)化62-65
• 3.3.1 模型建立及原始數(shù)據(jù)輸入62
• 3.3.2 各操作參數(shù)對常壓塔精餾過程的影響分析62-65
• 3.4 本章小結(jié)65-66
• 第四章 天然氣制甲醇生產(chǎn)全流程能效優(yōu)化66-82
• 4.1 甲醇生產(chǎn)過程用能狀況分析66-67
• 4.2 現(xiàn)有換熱網(wǎng)絡(luò)的夾點分析67-78
• 4.2.1 工藝單元物流數(shù)據(jù)提取67-68
• 4.2.2 最優(yōu)~(ΔT)min的選取68-70
• 4.2.3 系統(tǒng)用能夾點分析70-78
• 4.2.4 找出現(xiàn)行換熱網(wǎng)絡(luò)中不合理的匹配78
• 4.3 甲醇生產(chǎn)全流程系統(tǒng)用能的優(yōu)化方案78-81
• 4.4 本章小結(jié)81-82
• 第五章 天然氣制甲醇生產(chǎn)全流程水系統(tǒng)集成及優(yōu)化82-94
• 5.1 甲醇企業(yè)現(xiàn)行用水系統(tǒng)概況82-84
• 5.2 關(guān)鍵污染物組分的確定84
• 5.3 用水系統(tǒng)集成與優(yōu)化84-93
• 5.3.1 極限進(jìn)出口濃度及負(fù)荷的確定84-85
• 5.3.2 生成廢水直接回用初始用水網(wǎng)絡(luò)85-90
• 5.3.3 初始用水網(wǎng)絡(luò)調(diào)優(yōu)90
• 5.3.4 再生回用的考慮90-93
• 5.4 本章小結(jié)93-94
• 第六章 結(jié)論94-96
• 參考文獻(xiàn)96-101
• 致謝101-102
• 作者簡歷102

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