以煤气化为基础合成甲醇系统的参数分析及优化

【摘要】：我国煤炭资源丰富,总量远远超过石油和天然气资源,在我国能源消费结构中占据主导地位。因此,中国的煤炭资源高效清洁利用,成为我国能源发展战略的重要内容。近年来,在我国煤基多联产系统及技术发展迅速,而甲醇作为重要的有机原料,是碳一化工的基础产品,煤气化后合成气的主要成分是CO和H2,对于合成甲醇有很大的优势,因此,通过以煤气化为基础合成甲醇具有良好的发展前景。 本文对以煤气化为基础合成甲醇系统进行了详细的研究分析,首先对系统流程中主要单元系统的研究现状及运行原理做了深入的研究；其次以生产实例为基础,建立以煤气化为基础合成甲醇系统中各个子系统的模型,计算结果与生产实例进行对比,验证模型的可行性；最后对煤气化系统、水煤气变换系统和甲醇合成系统的主要工艺操作参数进行了优化分析,提出本文研究系统的最佳优化参数。 论文以生产实例为基础,对煤气化为基础合成甲醇系统中各个子系统进行建模分析,研究结果表明：建立的各个子系统模型的模拟结果与实际生产值基本相符,误差结果在可接受范围之内。论文根据建立的模型对煤气化系统、水煤气变换系统和甲醇合成系统中主要操作参数进行优化分析。研究结果表明：对于煤气化系统,根据所选煤种对Texaco炉进行气化模拟,当水煤浆浓度为68%、氧煤比为0.95、气化温度为1350℃、气化压力为4.2MPa时,论文研究的煤气化系统性能最佳;对于水煤气变换系统,当汽气比为0.21～0.39、气化温度为230℃-250℃时,变换系统性能较为理想,同时满足甲醇合成系统的要求；对甲醇合成系统的分析,得到甲醇产量随着原料气氢碳比的增加而下降。循环比增大时,CO和H2的转化率升高,反应器出口的甲醇含量降低,甲醇产量增高,压缩机功耗增大。 【关键词】：煤气化 流程模拟 水煤气变换 合成甲醇 优化分析
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TQ223.121
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-10
• 1 绪论10-19
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 煤基多联产系统简介及国内外发展现状11-14
• 1.2.1 煤基多联产系统简介11
• 1.2.2 煤基多联产系统国内外发展现状11-14
• 1.3 煤基多联产系统优化模拟研究进展14-18
• 1.3.1 国外研究进展14-16
• 1.3.2 国内研究进展16-17
• 1.3.3 国内外研究进展小结17-18
• 1.4 论文研究的主要内容18-19
• 2 煤气化为基础合成甲醇系统的构成19-27
• 2.1 煤的气化系统19-21
• 2.1.1 Texaco气化技术介绍20-21
• 2.2 水煤气变换系统21-22
• 2.3 煤气净化系统22-23
• 2.4 甲醇合成系统23-25
• 2.4.1 甲醇及甲醇合成的生产流程23-25
• 2.4.2 甲醇合成反应的研究方法25
• 2.5 甲醇精馏系统25
• 2.6 本章小结25-27
• 3 水煤浆气化理论基础及系统建模方法27-33
• 3.1 水煤浆气化过程及气化反应27-28
• 3.2 气化过程的热力学平衡28-29
• 3.3 Gibbs自由能最小化法29-30
• 3.4 系统建模方法30-32
• 3.5 本章小结32-33
• 4 煤气化为基础合成甲醇系统流程仿真模拟研究33-58
• 4.1 煤气化为基础合成甲醇系统示意图33-34
• 4.2 煤气化系统模拟34-37
• 4.3 水煤气变换系统模拟37-40
• 4.3.1 水煤气变换反应热力学37-38
• 4.3.2 水煤气变换反应动力学38
• 4.3.3 水煤气变换反应模拟38-40
• 4.4 煤气净化系统模拟40-47
• 4.4.1 低温甲醇洗的基本原理40-42
• 4.4.2 低温甲醇净化系统模拟42-47
• 4.5 甲醇合成系统模拟47-53
• 4.5.1 甲醇合成反应的理论基础47-50
• 4.5.2 甲醇合成系统模拟50-53
• 4.6 甲醇精馏模拟53-56
• 4.7 本章小结56-58
• 5 煤气化为基础合成甲醇系统工艺参数优化分析58-71
• 5.1 多联产系统优化理论基础58
• 5.2 煤气化系统运行参数对系统的优化分析58-64
• 5.2.1 气化剂配比的研究分析58-62
• 5.2.2 气化温度的研究分析62-63
• 5.2.3 气化压力的研究分析63-64
• 5.3 水煤气变换系统操作参数的优化分析64-67
• 5.3.1 汽气比的研究分析64-65
• 5.3.2 反应温度的研究分析65-66
• 5.3.3 反应压力的影响分析66-67
• 5.4 甲醇合成系统操作参数的优化分析67-70
• 5.4.1 原料气碳氢比的影响分析67-68
• 5.4.2 循环比的影响分析68-69
• 5.4.3 反应压力的影响分析69-70
• 5.5 本章小结70-71
• 6 结论与展望71-73
• 6.1 主要结论71-72
• 6.2 不足与展望72-73
• 参考文献73-77
• 致谢77-78
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果78

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