煤气化合成气调制制备甲醇的过程模拟、技术经济分析和生命周期评价
发布时间：2021-07-21 05:55
煤炭是我国重要的一次能源,大力发展煤炭能源转化意义重大,以煤气化为龙头的煤化工是中国特色的煤炭清洁转化利用技术,可以生产化学工业基础产品如甲醇和烯烃等以及二次洁净能源如氢气等,同时可经济地解决煤炭利用中环境污染问题。因此,煤炭气化技术即成为我国煤炭得以长期高效清洁利用的关键核心技术。本论文即以煤炭气化技术的创新及清洁二次能源产品为考察对象,创新方向选取了化学链煤气化生产合成气和氢气技术、氢气用于调制甲醇合成适宜的氢碳比,目标产品是甲醇。研究方法采用了Aspen plus V8.4软件,对选取的技术工艺进行建模,采用了生命周期Simapro7.1软件依据生命周期概念对过程进行了生命周期分析,其主要关注的是CO2排放物。技术经济分析主要集中讨论制氢及甲醇的总投资和产品投资。论文的主要结论如下:1.在常规煤气化过程中,为向终端产品甲醇的转化最大化,合成气产量以及有效成分CO和H2的摩尔含量也要最大化,模拟结果显示该过程最优条件为:水煤比是0.45（kg/kg）、氧煤比是0.4（kg/kg）,气化炉的气化温度在1200℃左右,气化压力规定为2.5-5...
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
009-2018年中国能源生产量Fig1.1China"senergyproductionin2009-2018
安徽大学硕士学位论文9图1.2生命周期软件Simapro7.1的界面Fig1.2TheinterfaceofthelifecyclesoftwareSimapro7.11.5煤气化技术煤气化是指原料煤在特定的温度和压力状况下，经过结构不同的气化炉与气化剂将煤中的碳和氢转化成热化学反应生成合成气的操作过程。煤气化制甲醇的重要过程就是煤气化过程，没有煤气化过程后面的一系列过程就无法进行。煤气化技术种类很多，从分类上看工业化应用的工艺主要为固定床气化工艺和气流床工艺[23]、固定床煤气化工艺的主流技术主要有两种，气流床气化工艺的主流技术有三种。德士古水煤浆气化技术是煤气化制甲醇普遍使用的一种成熟型的技术[24]，以下是对两种工艺中的六种气化技术的简要概括：（1）固定床煤气化工艺①鲁奇碎煤加压气化技术该技术最大的特点是在压力方面，压力的变化推动着该技术工艺上的不同。但气化的温度不高。同时合成气中的难净化物质比较多，净化的工艺比较复杂，而且成本比较低，②BGL熔渣气化技术在鲁奇技术的层面上对该技术进行了变动，将接触面积增加，加快了反应的进程，在此基础上温度也有所变化，煤与气化剂的接触面积大大提高，同时提高了煤的利用率。
安徽大学硕士学位论文11载氧体制备与性能的分析、反应器的合理规划和燃烧过程的特征分析。此机理的反应示意图如下图1.3所示。空气反应器和燃料反应器是化学链燃烧（Chemical-loopingcombustion，CLC）的两个关键反应器，对于载氧体的进入是非常关键的一步。在空气反应器中，空气中的氧含量与从燃料反应器出来的载氧体的衍生物反应，生成另一种物质并且有能量的产生[32]。然后从空气反应器中在循环到燃料反应器中，进行和燃料的还原反应，通过这样的反应，载氧体会有一个反复循环的过程，因为载氧体是固体要考虑其磨损的情况。在燃烧反应过程生成的气体多数为CO2和H2O。图1.3化学链燃烧机理图Fig1.3Mechanismdiagramofchemicalloopingcombustion在空气反应器中，还原态的载氧体（MexOy-1）与空气中的氧气发生氧化反应，并且有大量的热放出[33]，见式(1.1)[34]：MexOy-1+0.5O2=MexOy(1.1)在燃料反应器中，载氧体进到该反应器中，将热量传递过去同时与燃料发生还原反应[35]，释放出以CO2和H2O为主要气体的混合气，见式(1.2)[36]：（2x+y）MexOy+CxHy=（2x+y）MexOy-1+yH2O+xCO2(1.2)1.6.2化学链气化技术气化技术在煤化工行业相当重要，一些可燃物质的气化就要考虑到它变换的合理性，通过变换可以把中间产品继续转入下一个产品的生产，其利用的方式比较多，能源的变换形式更加的突出。化学链气化技术的发展对化工行业的发展有着举足轻重的作用，其
【参考文献】：
期刊论文
[1]焦炭、焦炉煤气制甲醇新工艺[J]. 李冉. 广州化工. 2020(14)
[2]煤气化技术发展现状及趋势[J]. 张云,杨倩鹏. 洁净煤技术. 2019(S2)
[3]煤炭制氢产业现状及我国新能源发展路径选择研究[J]. 陈子瞻,赵汀,刘超,周凤英. 中国矿业. 2017(07)
[4]现代煤气化技术发展趋势及应用综述[J]. 杨志强. 化工管理. 2017(02)
[5]Co-Fe2O3[104]铁基载氧体优化体系作用下褐煤化学链燃烧特性[J]. 覃吴,侯翠翠,张俊姣,肖显斌,程伟良,董长青,杨勇平. 化工学报. 2016(04)
[6]基于草木灰修饰Fe基载氧体的化学链燃烧实验[J]. 沈来宏,周玉飞,顾海明,牛欣,葛晖骏,肖军. 热科学与技术. 2015(04)
[7]我国的新型煤化工产业——煤制甲醇[J]. 刘立新,谢剑军. 化学教育. 2014(24)
[8]煤气化化学与技术进展[J]. 汪宝林. 洁净煤技术. 2014(03)
[9]GSP煤气化技术生产合成气的工艺分析[J]. 黄伟,马雨联. 现代化工. 2013(11)
[10]我国甲醇工业的发展与趋势分析[J]. 李峰. 煤化工. 2013(01)
博士论文
[1]低碳排放的煤和焦炉气联供化工过程新工艺[D]. 满奕.华南理工大学 2016
[2]煤制烯烃过程技术经济分析与生命周期评价[D]. 项东.华南理工大学 2016
[3]煤制天然气的技术经济分析与生命周期评价[D]. 李恒冲.华南理工大学 2015
[4]以煤为燃料的化学链燃烧铁基载氧体特性研究[D]. 鲍金花.清华大学 2014
[5]大型煤制甲醇工艺技术研究[D]. 肖珍平.华东理工大学 2012
硕士论文
[1]基于生命周期的煤制芳烃技术经济评价[D]. 辛欣.西安科技大学 2019
[2]大型煤制甲醇项目变换工序的设计与优化[D]. 王朝鹏.北京化工大学 2017
[3]作为化学链燃烧载氧体的贫铁矿还原—氧化特性研究[D]. 胡晓雨.东南大学 2017
[4]年产100万吨甲醇技术的研发[D]. 权世矿.北京化工大学 2017
[5]基于SimaPro对洗煤工艺生命周期评价的研究[D]. 卢萌.内蒙古大学 2017
[6]化学链燃烧致变的铁基载氧体表面气固反应机理研究[D]. 林常枫.华北电力大学(北京) 2017
[7]基于Aspen Plus的ADC发泡剂氨氮废水处理工艺模拟与优化[D]. 陈位宾.北京化工大学 2016
[8]煤基乙炔—电多联产系统的模拟与优化[D]. 赵小楠.太原理工大学 2016
[9]基于化学链气化的铜基载氧体制备与性能研究[D]. 程明.南京理工大学 2016
[10]德士古水煤浆气化工艺流程模拟[D]. 刘波.西安科技大学 2015
本文编号：3294456
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
009-2018年中国能源生产量Fig1.1China"senergyproductionin2009-2018
安徽大学硕士学位论文9图1.2生命周期软件Simapro7.1的界面Fig1.2TheinterfaceofthelifecyclesoftwareSimapro7.11.5煤气化技术煤气化是指原料煤在特定的温度和压力状况下，经过结构不同的气化炉与气化剂将煤中的碳和氢转化成热化学反应生成合成气的操作过程。煤气化制甲醇的重要过程就是煤气化过程，没有煤气化过程后面的一系列过程就无法进行。煤气化技术种类很多，从分类上看工业化应用的工艺主要为固定床气化工艺和气流床工艺[23]、固定床煤气化工艺的主流技术主要有两种，气流床气化工艺的主流技术有三种。德士古水煤浆气化技术是煤气化制甲醇普遍使用的一种成熟型的技术[24]，以下是对两种工艺中的六种气化技术的简要概括：（1）固定床煤气化工艺①鲁奇碎煤加压气化技术该技术最大的特点是在压力方面，压力的变化推动着该技术工艺上的不同。但气化的温度不高。同时合成气中的难净化物质比较多，净化的工艺比较复杂，而且成本比较低，②BGL熔渣气化技术在鲁奇技术的层面上对该技术进行了变动，将接触面积增加，加快了反应的进程，在此基础上温度也有所变化，煤与气化剂的接触面积大大提高，同时提高了煤的利用率。
安徽大学硕士学位论文11载氧体制备与性能的分析、反应器的合理规划和燃烧过程的特征分析。此机理的反应示意图如下图1.3所示。空气反应器和燃料反应器是化学链燃烧（Chemical-loopingcombustion，CLC）的两个关键反应器，对于载氧体的进入是非常关键的一步。在空气反应器中，空气中的氧含量与从燃料反应器出来的载氧体的衍生物反应，生成另一种物质并且有能量的产生[32]。然后从空气反应器中在循环到燃料反应器中，进行和燃料的还原反应，通过这样的反应，载氧体会有一个反复循环的过程，因为载氧体是固体要考虑其磨损的情况。在燃烧反应过程生成的气体多数为CO2和H2O。图1.3化学链燃烧机理图Fig1.3Mechanismdiagramofchemicalloopingcombustion在空气反应器中，还原态的载氧体（MexOy-1）与空气中的氧气发生氧化反应，并且有大量的热放出[33]，见式(1.1)[34]：MexOy-1+0.5O2=MexOy(1.1)在燃料反应器中，载氧体进到该反应器中，将热量传递过去同时与燃料发生还原反应[35]，释放出以CO2和H2O为主要气体的混合气，见式(1.2)[36]：（2x+y）MexOy+CxHy=（2x+y）MexOy-1+yH2O+xCO2(1.2)1.6.2化学链气化技术气化技术在煤化工行业相当重要，一些可燃物质的气化就要考虑到它变换的合理性，通过变换可以把中间产品继续转入下一个产品的生产，其利用的方式比较多，能源的变换形式更加的突出。化学链气化技术的发展对化工行业的发展有着举足轻重的作用，其
【参考文献】：
期刊论文
[1]焦炭、焦炉煤气制甲醇新工艺[J]. 李冉. 广州化工. 2020(14)
[2]煤气化技术发展现状及趋势[J]. 张云,杨倩鹏. 洁净煤技术. 2019(S2)
[3]煤炭制氢产业现状及我国新能源发展路径选择研究[J]. 陈子瞻,赵汀,刘超,周凤英. 中国矿业. 2017(07)
[4]现代煤气化技术发展趋势及应用综述[J]. 杨志强. 化工管理. 2017(02)
[5]Co-Fe2O3[104]铁基载氧体优化体系作用下褐煤化学链燃烧特性[J]. 覃吴,侯翠翠,张俊姣,肖显斌,程伟良,董长青,杨勇平. 化工学报. 2016(04)
[6]基于草木灰修饰Fe基载氧体的化学链燃烧实验[J]. 沈来宏,周玉飞,顾海明,牛欣,葛晖骏,肖军. 热科学与技术. 2015(04)
[7]我国的新型煤化工产业——煤制甲醇[J]. 刘立新,谢剑军. 化学教育. 2014(24)
[8]煤气化化学与技术进展[J]. 汪宝林. 洁净煤技术. 2014(03)
[9]GSP煤气化技术生产合成气的工艺分析[J]. 黄伟,马雨联. 现代化工. 2013(11)
[10]我国甲醇工业的发展与趋势分析[J]. 李峰. 煤化工. 2013(01)
博士论文
[1]低碳排放的煤和焦炉气联供化工过程新工艺[D]. 满奕.华南理工大学 2016
[2]煤制烯烃过程技术经济分析与生命周期评价[D]. 项东.华南理工大学 2016
[3]煤制天然气的技术经济分析与生命周期评价[D]. 李恒冲.华南理工大学 2015
[4]以煤为燃料的化学链燃烧铁基载氧体特性研究[D]. 鲍金花.清华大学 2014
[5]大型煤制甲醇工艺技术研究[D]. 肖珍平.华东理工大学 2012
硕士论文
[1]基于生命周期的煤制芳烃技术经济评价[D]. 辛欣.西安科技大学 2019
[2]大型煤制甲醇项目变换工序的设计与优化[D]. 王朝鹏.北京化工大学 2017
[3]作为化学链燃烧载氧体的贫铁矿还原—氧化特性研究[D]. 胡晓雨.东南大学 2017
[4]年产100万吨甲醇技术的研发[D]. 权世矿.北京化工大学 2017
[5]基于SimaPro对洗煤工艺生命周期评价的研究[D]. 卢萌.内蒙古大学 2017
[6]化学链燃烧致变的铁基载氧体表面气固反应机理研究[D]. 林常枫.华北电力大学(北京) 2017
[7]基于Aspen Plus的ADC发泡剂氨氮废水处理工艺模拟与优化[D]. 陈位宾.北京化工大学 2016
[8]煤基乙炔—电多联产系统的模拟与优化[D]. 赵小楠.太原理工大学 2016
[9]基于化学链气化的铜基载氧体制备与性能研究[D]. 程明.南京理工大学 2016
[10]德士古水煤浆气化工艺流程模拟[D]. 刘波.西安科技大学 2015
本文编号：3294456
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