煤与生物质气化合成气制费托油燃料的工艺研究和过程设计

发布时间：2017-04-15 03:12

  本文关键词：煤与生物质气化合成气制费托油燃料的工艺研究和过程设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着国际原油价格持续走高,石油储存量的持续减少,我国的能源结构需要尽快调整,根据我国“富煤,少油,缺气”的特点,煤制油成为快速解决问题的渠道,但大量使用煤炭对环境影响较坏；生物质基制油是环境友好型产业,并且有可再生性,但其单独气化制油的技术不够成熟,综合成本较高。若将煤与生物质结合使用,不仅能减少煤炭使用,改善环境,并且有成熟的技术工艺和经济价值。 目前,对煤制油的技术已经开发成熟,有大规模的生产企业,生物质制油则还在实验室或小型气化炉中进行。由于生物质能源可再生的优势,国内外学者对其利用途径展开深入研究,较为成熟的是发酵制燃料乙醇,但是成本较高。在开发替代石油基燃料中,更多的是与煤相结合进行开发。有研究发现,由于生物质和煤的不同结构特性,共气化有一定的协同作用,可加速煤气化速率,减少生物质气化形成焦油的量。 本文参照文献,使用Aspen Plus软件,设计开发完整的煤与生物质气化制费托油的流程,重点考察原料中不同生物质含量和不同设计方法对产品和能量的影响。 煤制油过程中有大量的CO2产生,其中的C数约占到总碳数的60%左右,导致大量的能量流失,最主要原因是其合成气的H2/CO比过低,需要大量的CO进行水煤气转换。生物质是富氢材料,与煤共气化可以提高合成气的初始H2/CO比,减少C02的产生,减少能量流失。本文建立的模型核算了原料中不同比例生物质含量对合成气的影响以及C02排放的影响。 高效的合成气制费托油关键在于其催化剂的选择。费托反应产品的分布有一定的规律性,称之为ASF分布系数,本文模拟了该系数大小对产品不同组分的影响关系,核算出产品中不同C数烃的分布情况。 由于催化剂的效果并不能使所有合成气均转化为油类产品,部分合成气的能量有可能损失,本文在模拟过程中加入热电联产单元,模拟文献中IGCC的设计原理,将多余的合成气以电产品的形式输出,使能量运用最大化,结合ASF分布,核算了不同比例的油-电联产中能量的分配。 合成气一次通过费托反应的CO转化率在60%-80%之间,而加入合成气自热循环重整后,转化率可达到90%以上,有效增加油产品的量,并且可以提高整体能量的利用效率,但是电力产品的量大幅下降,两种不同流程的设计选择关键是对目的产品的选择。 温室气体的排放是导致全球变暖的直接原因,将生产中形成的CO2直接收集存储,可到达减少排放的量,但是对整个流程将增加30%-40%的能耗。生物质中的C来源于空气中的C02,加入C02的收集存储装置,可减少90%的排放,模拟发现,若原料中加入39%的生物质,可实现CO2的“零排放”,对改善环境有很大的益处。 对建立的模型进行完整核算后发现：煤与生物质气化合成气一次通过费托反应器的流程中,可利用至少到60%的能量。
【关键词】：煤气化 生物质气化 流程模拟 合成气 费托反应 油电联产
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TE665.3
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 引言10-13
• 2 文献综述13-24
• 2.1 煤气化的研究进展13-15
• 2.1.1 煤气化技术概述13-14
• 2.1.2 国内外煤气化的气化炉研究进展14-15
• 2.2 生物质气化的研究进展15-17
• 2.2.1 生物质气化研究概述15-16
• 2.2.2 国内外生物质气化炉的研究进展16-17
• 2.3 煤与生物质共气化的协同作用研究进展17-18
• 2.4 合成气制烃的研究进展18-24
• 2.4.1 合成气制SNG及其开发实例18-21
• 2.4.2 生物质基合成气制LPG及其开发实例21
• 2.4.3 合成气制费托油品21-24
• 3 煤与生物质热化学法制费托油(CBTL)的过程概念设计24-32
• 3.1 过程概念设计方法24-26
• 3.2 研究方法和模型的建立26-31
• 3.2.1 研究方法26-27
• 3.2.2 流程模型的建立和参数的选定27-31
• 3.3 结论31-32
• 4 工艺过程的物料衡算32-45
• 4.1 模拟结果与文献结果的对比32-33
• 4.2 原料中生物质含量变化对体系的影响33-37
• 4.3 费托合成反应中催化剂对产品的影响37-40
• 4.4 模拟流程中的C分布40-41
• 4.5 一次过程和循环过程的对比41-43
• 4.6 结论43-45
• 5 工艺过程的能量衡算45-52
• 5.1 热电联产(CHP)的能量计算45-49
• 5.2 一次过程与循环过程的能量对比49-50
• 5.3 总结50-52
• 6 结语与展望52-54
• 6.1 本文总结52-53
• 6.2 研究展望53-54
• 参考文献54-58
• 附录58-62
• 个人简历62
• 在学期间发表的学术论文与研究成果62-63
• 致谢63

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 费纪川;;煤制油工艺技术探讨[J];硅谷;2013年16期

  本文关键词：煤与生物质气化合成气制费托油燃料的工艺研究和过程设计，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：307483