雙氣頭多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的模擬與評價(jià).pdf

1、聯(lián)產(chǎn)液體燃料和電力的雙氣頭多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)是解決我國面臨的液體燃料短缺和環(huán)境污染嚴(yán)重的有效途徑，它具有較高的能量效率和較低的污染排放，并且充分利用了中國特有的焦?fàn)t煤氣，將焦?fàn)t煤氣中的CH4和氣化煤氣中的CO2催化重整為CO和H2來最大限度實(shí)現(xiàn)原料的利用，這一工藝單元不僅有效利用了焦?fàn)t煤氣的CH4和氣化煤氣中的CO2，提高了原料氣的有效成分，而且可以實(shí)現(xiàn)溫室氣體主要組分CH4和CO2的減排。 對雙氣頭多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行模擬研究是低成本、高效

2、率的研究方法。本文通過穩(wěn)態(tài)過程模擬軟件Aspen Plus建立了包括:空氣分離、煤氣化、CH4/CO2催化重整、液相甲醇合成、液相二甲醚合成、產(chǎn)品分離、燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)等單元流程的雙氣頭多聯(lián)產(chǎn)模擬流程，涉及反應(yīng)的CH4/CO2重整單元和液體燃料合成單元通過嵌入包含特定反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的動(dòng)力學(xué)子程序進(jìn)行模擬。整個(gè)多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)綜合考慮了化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)方面，系統(tǒng)總體物料、能量衡算一致，各個(gè)單元模擬數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合。 在建立

3、的包括CH4/CO2催化重整單元的二甲醚合成流程基礎(chǔ)上提出甲醇當(dāng)量產(chǎn)率、二甲醚產(chǎn)量和CH4/CO2轉(zhuǎn)化率作為全流程優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)，得到了各反應(yīng)器的最優(yōu)操作參數(shù)和最優(yōu)的焦?fàn)t煤氣與氣化煤氣進(jìn)料流量比，并將一步法二甲醚合成工藝與兩步法二甲醚合成工藝的甲醇當(dāng)量產(chǎn)率進(jìn)行對比，分析了一步法二甲醚合成反應(yīng)體系間的協(xié)同作用。其中重整反應(yīng)器的最佳操作參數(shù):溫度900℃、壓力latm、空速3000 L·h-1·kgcat-1;一步法二甲醚合成反應(yīng)器的最佳操

4、作參數(shù):溫度260℃、壓力6MPa、空速5000L·h-1·kgcat-1。最佳焦?fàn)t煤氣與氣化煤氣流量比為0.875。 在得到優(yōu)化操作參數(shù)后，對三種雙氣頭多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行了概念設(shè)計(jì)和模擬，并提出了考慮能量品質(zhì)的當(dāng)量發(fā)電效率，發(fā)現(xiàn)考慮能量品質(zhì)的當(dāng)量發(fā)電效率更適合聯(lián)產(chǎn)液體燃料和電能的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的評價(jià)，最后以當(dāng)量發(fā)電效率和CO2排放為目標(biāo)函數(shù)，對三種系統(tǒng)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)有CH4/CO2催化重整，目標(biāo)產(chǎn)品為二甲醚和電的雙氣頭多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)當(dāng)量發(fā)