固定床煤气化联产LNG-甲醇过程建模与分析

发布时间：2021-03-31 00:50

　　随着中国煤化工的快速发展,煤制天然气作为一种补充能源燃料,相关项目近年来在全国各地快速推出。然而,已建成的大型煤制气项目装置运行经济性和可持续性不足的问题也逐渐凸显。因此,有必要思考流程与工艺创新,调整优化生产结构,推动项目的可持续性发展。本研究是在课题组已有研究的基础上,将研究工作延伸到合成气深冷分离领域。本文讨论了一种固定床煤气化联产LNG-甲醇工艺,并对关键单元进行了模拟。其目标是寻找低收入煤制气工艺的改进（该工艺使用相同的原料,但生产利润率较低的单一合成天然气产品）。在LNG-甲醇联产工艺中,有两个创新方面:首先,该工艺酸气脱除装置分离出的CO₂部分可回用于甲醇合成反应,提高了碳元素利用率,减少了碳排放。其次,在联产流程建模的基础上,针对合成气深冷分离甲烷过程,进行了能量网络的分析和计算,修正了深冷模型。研究表明,LNG-甲醇联产工艺流程可生产64.2万吨/年LNG,136.8万吨/年甲醇。该过程需要的原料煤量与单产20亿标立方煤制天然气相同,而碳元素利用率达到39.6%,过程能效为53.1%,较后者分别提高了4.9%和2.7%。过程CO₂

【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

深冷分离单元过程模拟图

华南理工大学硕士学位论文36涉及到的动力学反应式如式（3-4）~（3-9）所示[26,92-93]，rCO=k1fCOfH221-β11+kCOfCO+kCO2fCO2+kH2fH23（3-4）rCO2=k2fCO2fH231-β21+kCOfCO+kCO2fCO2+kH2fH24（3-5）β1=fmKf1fCOfH22(3-6)β2=fmkH2OKf2fCO2fH23(3-7)rMeOH=k1pCOpH21-1k1eqpH2O·pCH3OHpH23pCO21+k3pH2OpH2+k4pH2+k5pH2O3(3-8)rMeOH=k2pCOpH21-1k2eqpH2O·pCH3OHpH23pCO21+k3pH2OpH2+k4pH2+k5pH2O3(3-9)式中，1、2分别是CO、CO2的反应平衡常数，而1、2、CO、CO2、H2取值参考文献[111-112]。采用ASPENPlus软件进行模拟，过程模型如图3-13所示。未反应气体循环比设定为86%。这是因为，一方面当循环比升高时，可以将更多的化学能转化到产品中，提高碳元素的利用；另一方面，随着循环比的增加，合成气循环和压缩过程使得能耗更加显著，在这个过程中取得平衡非常重要。根据杨等的研究[53]，未反应气循环比为85%左右时，可以取得较好的效果。图3-13甲醇合成过程模拟图Figure3-13Flowdiagramofthemethanolsynthesisprocess

华南理工大学硕士学位论文48图4-1深冷分离单元模拟图Figure4-1HYSYSFlowdiagramofthecryogenicseparationprocess


本文编号：3110456