煤制氢膜分离与蜡油加氢耦合流程设计与优化
发布时间：2022-12-08 01:12
氢气是炼油厂中进行油品加氢,提高油品质量的重要原料气。煤气化法制氢是目前炼厂中较成熟、较普遍的制氢方法,该工艺制得的转换气中H2含量约41 mol%,CO2约30 mol%。传统工艺使用变压吸附（PSA）、深冷分离、膜分离等手段实现氢气提纯,但前两者普遍存在操作复杂、投资及能耗大的问题。并且,研究表明,不同分离技术有各自不同的适宜操作的纯度范围和操作条件,工业上常设计多技术联用工艺来提高流程经济性。因此,针对煤制氢转换气的组成和氢气产品分离要求,提出多级膜分离工艺及膜-PSA联用工艺来实现氢气提纯,并将该氢气提纯流程与蜡油加氢流程进行产氢-用氢耦合,在Unisim Design中对流程进行了模拟和优化。建立了两级氢膜串联流程和两级碳膜-两级氢膜联用流程进行氢气提纯。首先,建立了两级氢膜串联流程,优化了不同压比下膜两侧气体流量、膜面积、尾气中氢气纯度等多个参数,发现此流程在保证氢气纯度的情况下,回收率很低。然后,在此基础上建立了两级碳膜-两级氢膜联用流程,研究了不同压比下膜面积对压缩机功率、产品纯度及回收率等参数的影响,并通过经济评价确定了合适...
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
1.1 炼厂煤制氢及氢气利用现状
1.1.1 煤基联产制氢简介
1.1.2 粗煤气制氢工艺
1.1.3 炼油厂氢气现状
1.2 氢气提纯方法
1.2.1 变压吸附分离技术
1.2.2 膜分离技术
1.2.3 深冷分离技术
1.2.4 分离技术联用现状
1.3 蜡油加氢概述
1.3.1 蜡油加氢流程
1.3.2 蜡油加氢现状
1.4 化工流程模拟
1.4.1 流程模拟技术简介
1.4.2 Unisim Design软件介绍
1.5 选题依据及研究内容
2 转换气多级膜分离流程设计与优化
2.1 膜分离流程设计基础
2.1.1 膜材料性能参数
2.1.2 煤制氢转换气参数
2.2 两级氢膜串联流程的设计与优化
2.2.1 两级氢膜串联流程的建立
2.2.2 两级氢膜串联流程参数优化
2.3 碳膜-氢膜联用流程的设计与优化
2.3.1 碳膜-氢膜联用流程的建立
2.3.2 碳膜-氢膜联用流程的优化
2.3.3 流程经济评价
2.4 本章小结
3 转换气膜-PSA联用分离流程设计与优化
3.1 膜-PSA联用流程的建立
3.2 流程参数优化
3.2.1 膜面积对膜两侧气体的影响
3.2.2 液化温度及压力对CO_2 冷凝的影响
3.2.3 膜面积对CO_2 产品的影响
3.3 流程经济性参数优化
3.3.1 膜面积对PSA及压缩机经济性的影响
3.3.2 冷凝压力对渗余侧流量及H2 浓度的影响
3.4 流程评价
3.4.1 膜-PSA联用流程物料平衡及经济评价
3.4.2 传统流程物料平衡及经济评价
3.5 膜-PSA联用流程与传统流程经济性对比
3.6 本章小结
4 转换气氢气提纯与蜡油加氢耦合流程设计与优化
4.1 蜡油加氢传统流程设计基础
4.2 碳膜-氢膜联用与蜡油加氢耦合流程的设计与优化
4.2.1 耦合流程的建立
4.2.2 耦合流程参数优化
4.2.3 耦合流程经济评价
4.3 膜-PSA与蜡油加氢耦合流程的研究
4.3.1 耦合流程的建立
4.3.2 耦合流程经济评价
4.4 本章小结
结论
创新点及展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]氢气系统集成优化与装置设备布置[J]. 丁晔,闫哲,刘桂莲. 化学工程. 2018(04)
[2]煤制氢将成为新能源重头戏[J]. 干勇. 高科技与产业化. 2018(03)
[3]烷基糖苷对CO2驱泡沫的影响研究[J]. 马涛,王友启,齐义彬. 日用化学工业. 2017(12)
[4]气体膜分离技术用于石油化工节能降耗的研究进展(下)[J]. 阮雪华,焉晓明,代岩,贺高红. 石油化工. 2015(08)
[5]气体膜分离技术用于石油化工节能降耗的研究进展(上)[J]. 阮雪华,焉晓明,代岩,贺高红. 石油化工. 2015(07)
[6]焦炉煤气制合成气的脱硫及净化工艺技术[J]. 李菊娣. 化工管理. 2014(08)
[7]焦炉煤气净化及合成氨工艺的改进[J]. 华祖贵. 燃料与化工. 2012(05)
[8]炼厂氢气资源优化浅谈[J]. 黄灏. 中外能源. 2012(07)
[9]炼油厂氢气系统优化调度及其应用[J]. 焦云强,苏宏业,侯卫锋. 化工学报. 2011(08)
[10]整体煤气化联合循环粗煤气净化系统及设备[J]. 曹蕾,周松锐. 现代化工. 2011(04)
博士论文
[1]双膜组件强化CO2混合气分离的研究[D]. 陈博.大连理工大学 2016
[2]多股炼厂气分组分梯级回收流程的研究[D]. 李保军.大连理工大学 2016
[3]气体膜分离及其梯级耦合流程的设计与优化[D]. 阮雪华.大连理工大学 2014
[4]焦炉煤气催化转化制氢镍基催化剂的研究[D]. 程红伟.上海大学 2009
硕士论文
[1]变压吸附提氢工艺的研究与应用[D]. 董震.北京化工大学 2017
[2]乙烯装置深冷系统模拟研究[D]. 郭真.北京化工大学 2016
[3]某炼厂氢气网络的夹点分析与优化[D]. 段佳辉.大连理工大学 2016
[4]多级膜回收天然气中乙烷流程的设计与优化[D]. 张元夫.大连理工大学 2016
[5]蜡油加氢裂化装置流程模拟与优化研究[D]. 刘振峰.中国石油大学(华东) 2015
[6]炼厂氢气资源利用网络的优化研究[D]. 王文鑫.华东理工大学 2012
[7]煤基多联产系统总体性能分析[D]. 赵振可.上海交通大学 2011
[8]炼油厂氢气资源优化利用研究[D]. 邱若磐.大连理工大学 2003
本文编号：3713241
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
1.1 炼厂煤制氢及氢气利用现状
1.1.1 煤基联产制氢简介
1.1.2 粗煤气制氢工艺
1.1.3 炼油厂氢气现状
1.2 氢气提纯方法
1.2.1 变压吸附分离技术
1.2.2 膜分离技术
1.2.3 深冷分离技术
1.2.4 分离技术联用现状
1.3 蜡油加氢概述
1.3.1 蜡油加氢流程
1.3.2 蜡油加氢现状
1.4 化工流程模拟
1.4.1 流程模拟技术简介
1.4.2 Unisim Design软件介绍
1.5 选题依据及研究内容
2 转换气多级膜分离流程设计与优化
2.1 膜分离流程设计基础
2.1.1 膜材料性能参数
2.1.2 煤制氢转换气参数
2.2 两级氢膜串联流程的设计与优化
2.2.1 两级氢膜串联流程的建立
2.2.2 两级氢膜串联流程参数优化
2.3 碳膜-氢膜联用流程的设计与优化
2.3.1 碳膜-氢膜联用流程的建立
2.3.2 碳膜-氢膜联用流程的优化
2.3.3 流程经济评价
2.4 本章小结
3 转换气膜-PSA联用分离流程设计与优化
3.1 膜-PSA联用流程的建立
3.2 流程参数优化
3.2.1 膜面积对膜两侧气体的影响
3.2.2 液化温度及压力对CO_2 冷凝的影响
3.2.3 膜面积对CO_2 产品的影响
3.3 流程经济性参数优化
3.3.1 膜面积对PSA及压缩机经济性的影响
3.3.2 冷凝压力对渗余侧流量及H2 浓度的影响
3.4 流程评价
3.4.1 膜-PSA联用流程物料平衡及经济评价
3.4.2 传统流程物料平衡及经济评价
3.5 膜-PSA联用流程与传统流程经济性对比
3.6 本章小结
4 转换气氢气提纯与蜡油加氢耦合流程设计与优化
4.1 蜡油加氢传统流程设计基础
4.2 碳膜-氢膜联用与蜡油加氢耦合流程的设计与优化
4.2.1 耦合流程的建立
4.2.2 耦合流程参数优化
4.2.3 耦合流程经济评价
4.3 膜-PSA与蜡油加氢耦合流程的研究
4.3.1 耦合流程的建立
4.3.2 耦合流程经济评价
4.4 本章小结
结论
创新点及展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]氢气系统集成优化与装置设备布置[J]. 丁晔,闫哲,刘桂莲. 化学工程. 2018(04)
[2]煤制氢将成为新能源重头戏[J]. 干勇. 高科技与产业化. 2018(03)
[3]烷基糖苷对CO2驱泡沫的影响研究[J]. 马涛,王友启,齐义彬. 日用化学工业. 2017(12)
[4]气体膜分离技术用于石油化工节能降耗的研究进展(下)[J]. 阮雪华,焉晓明,代岩,贺高红. 石油化工. 2015(08)
[5]气体膜分离技术用于石油化工节能降耗的研究进展(上)[J]. 阮雪华,焉晓明,代岩,贺高红. 石油化工. 2015(07)
[6]焦炉煤气制合成气的脱硫及净化工艺技术[J]. 李菊娣. 化工管理. 2014(08)
[7]焦炉煤气净化及合成氨工艺的改进[J]. 华祖贵. 燃料与化工. 2012(05)
[8]炼厂氢气资源优化浅谈[J]. 黄灏. 中外能源. 2012(07)
[9]炼油厂氢气系统优化调度及其应用[J]. 焦云强,苏宏业,侯卫锋. 化工学报. 2011(08)
[10]整体煤气化联合循环粗煤气净化系统及设备[J]. 曹蕾,周松锐. 现代化工. 2011(04)
博士论文
[1]双膜组件强化CO2混合气分离的研究[D]. 陈博.大连理工大学 2016
[2]多股炼厂气分组分梯级回收流程的研究[D]. 李保军.大连理工大学 2016
[3]气体膜分离及其梯级耦合流程的设计与优化[D]. 阮雪华.大连理工大学 2014
[4]焦炉煤气催化转化制氢镍基催化剂的研究[D]. 程红伟.上海大学 2009
硕士论文
[1]变压吸附提氢工艺的研究与应用[D]. 董震.北京化工大学 2017
[2]乙烯装置深冷系统模拟研究[D]. 郭真.北京化工大学 2016
[3]某炼厂氢气网络的夹点分析与优化[D]. 段佳辉.大连理工大学 2016
[4]多级膜回收天然气中乙烷流程的设计与优化[D]. 张元夫.大连理工大学 2016
[5]蜡油加氢裂化装置流程模拟与优化研究[D]. 刘振峰.中国石油大学(华东) 2015
[6]炼厂氢气资源利用网络的优化研究[D]. 王文鑫.华东理工大学 2012
[7]煤基多联产系统总体性能分析[D]. 赵振可.上海交通大学 2011
[8]炼油厂氢气资源优化利用研究[D]. 邱若磐.大连理工大学 2003
本文编号：3713241
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