合成气/焦炉气等温甲烷化工艺技术及经济分析

发布时间：2021-05-12 11:37

　　天然气作为一种安全、清洁、高效的一次能源,其需求量日益增大。为了缓解我国的天然气供需矛盾,保护国家的能源战略安全,开发新型、高效、清洁的天然气生产工艺成为我国能源、环境等战略研究方向的主要研究课题。本论文在对我国能源特点以及焦炉气甲烷化制天然气行业现状进行深入分析的基础上,利用Aspen plus软件对S-1型等温甲烷化催化剂、等温甲烷化反应器及等温甲烷化工艺系统进行了模拟研究。然后,将该等温甲烷化工艺系统与某工厂现有的绝热甲烷化工艺系统在能量利用和经济效益方面进行了对比。最后,通过经济分析证明了等温甲烷化项目具有可行性。首先,我们测定了在S-1型催化剂作用下甲烷化反应的宏观动力学参数,拟合出了甲烷化反应的宏观动力学方程。然后,基于该动力学模型利用Aspen plus软件对焦炉气甲烷化反应及等温甲烷化反应器进行了模拟,考察了在不同温度、压力及原料组成下反应器内部的产物分布情况,并对反应器体积进行了估算。研究表明,该等温催化剂在设计温度及压力下甲烷的生成速率为50.08mol?kg^-1?h^-1能够满足工业生产需要,为了保证等温反应器床层温度分布... 

【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 引言
    1.1 研究背景
        1.1.1 我国一次能源利用现状
        1.1.2 天然气能源供需现状
        1.1.3 天然气工业发展趋势
    1.2 甲烷化工艺技术进展
        1.2.1 甲烷化反应热力学
        1.2.2 甲烷化反应机理
        1.2.3 甲烷化催化剂
        1.2.4 甲烷化反应动力学
        1.2.5 甲烷化工艺
    1.3 研究内容及方案
2 等温甲烷化反应器模拟
    2.1 宏观动力学模型的构建
        2.1.1 动力学参数测定方法
        2.1.2 活化能及指前因子的测定
        2.1.3 反应级数的测定
        2.1.4 宏观动力学方程
        2.1.5 动力学模型验证
    2.2 反应速率影响因素考察
        2.2.1 甲烷化反应热力学分析
        2.2.2 温度对反应速率的影响
        2.2.3 压力对反应速率的影响
    2.3 反应器体积估算
        2.3.1 催化剂空速及装填量估算
        2.3.2 换热管体积估算
        2.3.3 反应器体积估算及对比
    2.4 等温反应器模拟
        2.4.1 反应温度对反应器的影响
        2.4.2 反应压力对反应器的影响
        2.4.3 CO浓度对反应器的影响
        2.4.4 处理量对反应器的影响
        2.4.5 催化床层轴向产物分布情况
        2.4.6 转化率沿催化床层的变化情况
    2.5 本章小结
3 甲烷化工艺系统模型构建及模拟
    3.1 甲烷化工艺系统各工序模型构建
        3.1.1 原料气组成及生产规模
        3.1.2 压缩净化工序模型构建
        3.1.3 绝热甲烷化工序模型构建
        3.1.4 等温甲烷化工序模型构建
        3.1.5 深冷液化工序模型构建
    3.2 甲烷化工艺系统模拟
        3.2.1 绝热甲烷化工艺系统模拟
        3.2.2 等温甲烷化工艺系统模拟
    3.3 本章小结
4 甲烷化工艺系统能量分析
    4.1 能量分析方法
        4.1.1 能量衡算法
        4.1.2 ?分析法
    4.2 甲烷化工艺系统的热效率分析
    4.3 甲烷化工艺系统的?效率分析
    4.4 本章小结
5 甲烷化工艺系统经济分析
    5.1 项目投资估算及对比
    5.2 产品成本估算及对比
        5.2.1 产品成本估算
        5.2.2 产品成本对比
        5.2.3 灵敏度分析
    5.3 财务盈利能力分析
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]煤制气甲烷化技术对比及研究进展综述[J]. 肖敦峰,张大洲,卢文新.  化肥设计. 2019(06)
[2]焦化厂焦炉烟气脱硫脱硝工艺技术分析[J]. 刘芳.  中国资源综合利用. 2019(09)
[3]流化床甲烷化基础与应用最新进展[J]. 刘姣,崔佃淼,王昱涵,程永刚,王创创,路绳治,石磊,许光文.  化工学报. 2019(10)
[4]煤制天然气技术研究进展[J]. 马立莉,牟玉强,张志翔,张忠涛,李玉龙,徐显明.  精细石油化工进展. 2019(04)
[5]不同原料气甲烷化制天然气的热力学分析[J]. 马苗,史浩锋,刘鹏,赵彬然.  天然气化工（C1化学与化工）. 2019(04)
[6]合成气甲烷化过程模拟与分析[J]. 耿莉莉,蔡运安,许桂婷,陈秉辉.  天然气化工（C1化学与化工）. 2019(02)
[7]ZrO2-Al2O3复合载体负载Ni基催化剂COx甲烷化性能[J]. 孙漪清,金保昇,董新新,张文杰,王金德.  化工进展. 2019(07)
[8]煤炭清洁高效转化技术进展及发展趋势[J]. 卫小芳,王建国,丁云杰.  中国科学院院刊. 2019(04)
[9]中国煤气化技术进展及应用概况[J]. 王倩,张小庆,杨永忠,白斌,赵博,朱端旭.  山东化工. 2019(03)
[10]浆态床甲烷化工艺和Ni基催化剂的研究进展[J]. 邹梦,莫文龙,韩丹丹,潘好伟,杨圣超.  现代化工. 2019(03)

博士论文
[1]合成气甲烷化镍基催化剂的研究[D]. 赵安民.华东理工大学 2012
[2]煤化工生态工业系统优化与分析[D]. 周丽.清华大学 2009

硕士论文
[1]合成气甲烷化固定床反应器的数值模拟研究[D]. 郭紫琪.北京化工大学 2015
[2]合成气制天然气反应器模拟和优化[D]. 王兆东.华东理工大学 2015
[3]Ni（111）表面CO和CO2甲烷化反应机理的密度泛函理论研究[D]. 郭海龙.太原理工大学 2015
[4]合成气直接制备低碳烯烃Fe-MnOx催化剂研究[D]. 戴薇薇.华东理工大学 2015
[5]煤气甲烷化反应器数学模拟[D]. 谭雷.华东理工大学 2013



本文编号：3183344