神华煤直接液化反应动力学模型及工艺流程模拟研究

发布时间：2021-04-17 02:16

　　我国煤炭资源丰富,而油气资源相对贫乏。现如今,煤炭资源利用率较低,大多采用直接燃烧的方式,对环境污染严重。煤炭直接液化技术作为一种生产可替代运输燃料油的清洁煤技术,越来越引起人们的关注。煤直接液化过程是指煤在高温高压下,催化加氢反应生成液体燃料及少量气体的过程,是一个复杂的物理和化学过程的结合。煤直接液化反应机理和动力学的研究有利于反应器设计以及工艺流程的优化。本论文以中国神华煤制油化工有限公司上海研究院0.01t/d神华煤直接液化工艺连续装置试验数据为基础,建立适合神华煤的直接液化反应集总动力学模型,在保证液化反应升温阶段和恒温阶段是一个连续整体的前提下,使用BFGS变尺度法优化计算分别获得了两阶段模型参数。研究结果表明：液化反应升温阶段模型预测的组分收率计算值和试验值平均相对偏差、绝对偏差分别为2.74%、1.84%,反应恒温阶段动力学模型预测的组分收率计算值和试验值平均相对偏差、绝对偏差分别为6.61%、1.20%,拟合结果良好,模型可以较好反映神华煤直接液化反应过程。为了进一步预测动力学模型中气体集总及液化油集总内不同气体分子和窄馏分油组成分布,开发了其与反应条件、液化反应产物... 

【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
主要符号说明
第1章 文献综述
    1.1 煤直接液化工艺的发展历史
    1.2 煤直接液化工艺
        1.2.1 工艺过程
        1.2.2 典型煤直接液化工艺
    1.3 煤直接液化反应机理
    1.4 煤直接液化反应动力学的发展
        1.4.1 不可逆反应动力学模型
        1.4.2 可逆反应动力学模型
        1.4.3 两段动力学模型
    1.5 影响煤直接液化反应的主要因素
        1.5.1 反应煤
        1.5.2 催化剂
        1.5.3 反应温度
        1.5.4 反应压力
        1.5.5 反应停留时间
    1.6 本研究的目的和内容
第2章 神华煤直接液化连续装置动力学试验方案及模型的建立
    2.1 引言
    2.2 液化反应连续装置实验数据
        2.2.1 工艺流程简介
        2.2.2 实验原料
        2.2.3 实验内容及结果
    2.3 集总动力学模型的建立
        2.3.1 集总组分的划分
        2.3.2 反应网络的确定
        2.3.3 数学模型的确定
    2.4 本章小结
第3章 模型参数估算与讨论
    3.1 模型参数的求解
        3.1.1 模型参数优化求解方法
        3.1.2 参数优化计算程序的编写
    3.2 模型参数计算结果及分析
        3.2.1 升温阶段模型参数结果及分析
        3.2.2 恒温阶段模型参数结果及分析
        3.2.3 模型的预测
    3.3 本章小结
第4章 神华煤直接液化产物关联模型
    4.1 升温阶段气体关联模型
        4.1.1 实验数据及气体关联模型
        4.1.2 结果及分析
    4.2 恒温阶段气体关联模型
        4.2.1 实验数据及气体关联模型
        4.2.2 结果及分析
    4.3 液化油窄馏分关联模型
        4.3.1 实验数据及窄馏分关联模型
        4.3.2 结果及分析
    4.4 本章小结
第5章 神华煤直接液化反应流程模拟研究
    5.1 引言
    5.2 神华煤直接液化反应Aspen Plus流程模拟
        5.2.1 神华煤直接液化反应流程模拟的建立
        5.2.2 神华煤直接液化反应流程模拟结果
    5.3 神华煤直接液化分离阶段Aspen Plus流程模拟的研究
        5.3.1 煤液化油窄馏分段物性估算
        5.3.2 煤液化油气液平衡体系的建立
        5.3.3 高温低压分离器平衡体系
        5.3.4 低温高压分离器平衡体系
    5.4 0.01t/d神华煤直接液化连续装置Aspen Plus全流程模拟
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
参考文献
读硕士期间发表的学术论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]煤液化油气液平衡体系研究[J]. 任琼,单贤根,江洪波,章序文,李克健.  化学反应工程与工艺. 2013(01)
[2]煤岩显微组分的性质研究进展[J]. 李国玲,秦志宏,倪中海.  辽宁大学学报(自然科学版). 2013(01)
[3]煤炭直接加氢液化技术开发的几点思考[J]. 张德祥,刘瑞民,高晋生.  石油学报(石油加工). 2011(03)
[4]重油催化裂化MIP工艺集总动力学模型[J]. 江洪波,钟贵江,宁汇,欧阳福生,翁惠新.  石油学报(石油加工). 2010(06)
[5]煤高温快速液化影响因素的研究[J]. 李刚,凌开成.  燃料化学学报. 2009(06)
[6]芳烃型催化重整集总反应动力学模型[J]. 周红军,石铭亮,翁惠新,凌泽济,江洪波.  石油学报(石油加工). 2009(04)
[7]煤炭直接液化油品加氢稳定和加氢改质的试验研究[J]. 吴秀章,石玉林,马辉.  神华科技. 2009(01)
[8]神华煤直接液化工艺开发历程及其意义[J]. 舒歌平.  神华科技. 2009(01)
[9]煤液化技术进展及展望[J]. 郝学民,张浩勤.  煤化工. 2008(04)
[10]煤液化在中国[J]. 吴边华,颜星月.  今日科苑. 2008(14)

硕士论文
[1]神东高惰质组煤直接液化反应动力学初步研究[D]. 夏伟平.华东理工大学 2012
[2]煤炭直接液化体系高温高压气液相平衡研究[D]. 毛学锋.煤炭科学研究总院 2008
[3]煤直接液化反应动力学模型化和模拟研究[D]. 杨中凯.北京化工大学 2008
[4]高温高压下煤液化油气液平衡体系的研究[D]. 杨春雪.太原理工大学 2008
[5]煤液化油基本性质的研究[D]. 朱肖曼.煤炭科学研究总院 2006



本文编号：3142617