沼气制油过程风险动态仿真及多目标优化研究

发布时间：2020-06-13 02:26

【摘要】：随着能源工业的迅速发展,沼气作为一项极具应用前景的生物质能源,其开发和利用受到了国家的高度重视,利用沼气生产液态燃料成为沼气产业化的一个重要发展方向。但沼气制油技术在国内还处于初步设计研究阶段,易燃易爆有毒的工艺介质和高温高压的工艺条件决定沼气制油运行过程中存在着许多潜在危险有害因素。因此,沼气制油过程风险分析显得尤为重要,基于本质安全设计策略,对初步设计阶段工艺进行风险分析和多目标优化,可以在提高装置本质安全的基础上保障经济效益。目前,沼气制油方面的研究有限,大多是以提高经济效益为主针对工艺进行分析优化,但未过多考虑沼气制油过程中存在的风险,容易造成过程风险和经济效益的失衡。基于沼气制油技术的发展及研究现状,本文综合分析各种多目标优化方法,利用化工流程模拟软件HYSYS对沼气制油过程进行稳态模拟,研究工艺运行过程中参数偏差对工艺的影响,确定主要影响参数及其安全运行范围,并结合HYSYS动态模拟进行偏差动态仿真,研究动态变化规律,量化事故后果及建议措施;基于HYSYS-MATLAB接口开发混合仿真平台,将HYSYS流程模拟与MATLAB优化算法相结合,构建基于HYSYS-MATLAB的多目标优化框架模型,并应用于沼气制油过程优化中,以本质安全和过程利润为目标进行多目标优化,确定最优进料条件,有效平衡厂区本质安全和经济效益。最后,对沼气制油装置区布局进行设计和事故后果风险评估,结合FLACS仿真模拟对泄漏事故场景下的装置区布局进行风险评估,提出基于事故后果的布局方案,从工艺和布局两方面提高沼气制油过程的本质安全。通过模拟和仿真更切合实际,为沼气制油初步设计提出合理化的建议,为沼气制油技术在我国的应用和发展提供借鉴意义。
【图文】：

(d) 储罐设施部分(d) Storage tank process图 2-3 沼气制油过程 HYSYS 模拟流程(a-d)Fig.2-3 Biogas-to-oil process simulation in HYSYS (a-d)表 2-3 主要物流参数模拟值Table 2-3 Main feed parameters simulation value物流名称 2(净化沼气) 3(空气) 4 syngas to FT Syngas温度(℃) 116 25 767.9 191.3压力(bar) 2.5 1 2 21摩尔流量(kmol/h) 3.511 7.743 15.75 13.85质量流量(kg/h) 87.86 223.4 341.3 307.2摩尔流量(kmol/h)CO 1.8810 1.8810H23.7704 3.7704CO21.1160 1.4588 1.4587CH42.2320 0.0082 0.0082N26.1210 6.1210 6.1210H2O 0.1630 2.5111 0.6151

第 3 章 沼气制油过程风险分析及仿真研究表 3-3 费托合成过程控制器设置相关参数Table 3-3 Fischer-Tropsch synthesis process tunning parameter set values制器 TIC-4 TIC-5 PIC-2 PIC-3 LIC-1 LIC-2 LIC-3PVsyngas-1(温度)R-102(温度)TIC-2(OP)V-100(压力)D-103(液位)V-100(液位)V-100(液位)MIN 0 300 ℃ 0 0 0 0 0MAX 350 ℃ 350 ℃ 1 20 bar 50% 10 kmol/h 1000 ℃OP QEH-102 PIC-1 V01 V03 V02 V04 V05MIN 0 0 0MAX 10000 kcal/h 6 m 6 mKc1 1 2 2 2 2 2Ti20 20 2 2 10 10 10Td0 0 0 0 0 0 0添加温度、压力、流量及液位控制器后建立的甲烷重整过程和费托合成过程动态型如图 3-2(a-b)所示。
【学位授予单位】：中国石油大学(华东)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ517

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本文编号：2710491