低温甲烷洗工艺设计优化及节能研究

【摘要】：充分利用煤气化中的CO发展碳一化工,可以减少向大气中的碳排放量,环境友好,符合低碳的环保理念。同时以CO为源头的碳一化工可以合成很多重要的化工原料,如通过羰化合成可以增长碳链这一重要化学过程。并且随着新型催化剂的发明,羰化反应技术越来越成熟,很多羰化反应要求纯度较高的CO,所以由合成气分离制备高纯CO越来越重要。 煤气化是CO的重要来源,合成气在进行分离前必须去除酸性气,工业上一般应用低温甲醇洗法进行处理,从净化后合成气分离CO的方法有部分冷凝法、低温精馏法、低温甲烷洗法等。合成气中有甲烷存在时低温甲烷洗法比较合适,以制备高纯的CO。低温甲烷洗法属于深冷工艺,冷量要求高,冷量的制备会消耗大量的能量。 本文根据某厂原料气的特点,借助通用化工模拟软件,合理选择了物性方法,对各分离单元进行了初步计算,在完成分离任务的基础上,对各分离单元进行分析并加以改进,以降低操作负荷、降低分离过程产生的熵增。以节约能量、降低操作费用为目标,在完成分离的基础上减少冷量使用量；同时对流股中可以回收的冷量进行回收以提高冷量的利用率,并减少冷量的(?)损失。在对工艺各分离单元优化设计过程中,由于改进后流程的复杂化,操作条件较多,使用了穷举法来确定最优操作条件。 由于能源价格的升高,而制冷循环耗能较大,通过合理匹配制冷循环的制备冷量的品级、工艺中对冷量的需求、冷量能耗与温度的关系、换热温差对设备费用和操作费用的影响各个因素,确定了合理的制冷循环参数,同时也以增加了系统的经济性。 【关键词】：CO分离 低温甲烷洗 模拟优化 节能
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TQ546.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 1 文献综述10-26
• 1.1 CO工业应用10-11
• 1.2 合成气是CO的主要来源11-13
• 1.3 合成气的净化13-14
• 1.4 CO的分离方法14-19
• 1.4.1 部分冷凝法14-15
• 1.4.2 低温精馏法15
• 1.4.3 低温甲烷洗法15-16
• 1.4.4 溶液吸收法16-17
• 1.4.5 变压吸附17-18
• 1.4.6 膜分离18
• 1.4.7 分离方法的综合比较18-19
• 1.5 深冷工艺的制冷19-26
• 1.5.1 逐级冷冻循环19-21
• 1.5.2 气体节流21-23
• 1.5.3 等熵膨胀23-25
• 1.5.4 制冷的综合比较25-26
• 2 工艺流程设计与优化26-46
• 2.1 工艺流程简介26-28
• 2.1.1 原料气条件26
• 2.1.2 设计要求26
• 2.1.3 工艺原理26-28
• 2.2 物性方法选择28-29
• 2.3 原料气预冷29-31
• 2.4 甲烷洗塔优化31-33
• 2.5 气提塔优化33-41
• 2.5.1 改进一34-38
• 2.5.2 改进二38-40
• 2.5.3 综合比较40-41
• 2.6 精馏塔优化41-46
• 2.6.1 增大冷CO流股中的液相组成42
• 2.6.2 精馏塔的操作压力的设定42-46
• 3 制冷与换热46-56
• 3.1 制冷与换热设备46-47
• 3.1.1 冷箱46
• 3.1.2 板翅式换热器46-47
• 3.1.3 压缩机47
• 3.2 工艺对制冷的需求47-48
• 3.3 CO压缩制冷循环的设计制备低温冷量48-53
• 3.3.1 工艺对冷量温度的需求49-50
• 3.3.2 制冷温度受CO经阀门减压后出口压力决定50
• 3.3.3 压缩机K1受入口压力的影响50-51
• 3.3.4 压缩机K2参数设定51-53
• 3.4 换热温差53-54
• 3.5 冷循环参数的设定54-56
• 结论56-57
• 参考文献57-59
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况59-60
• 致谢60-61

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