双气头多联产系统的Aspen Plus实现及工艺过程优化(Ⅱ) 工艺操作参数分析

在所建立的以二甲醚和电力为主要目标产品并副产甲醇的多联产系统流程基础上,以化工产品产率优化及二氧化碳减排为目的,以甲醇当量产率、二甲醚产量和CH4/CO2转化率作为全流程优化的目标函数,对包括CH4/CO2催化重整单元和二甲醚(甲醇)合成单元在内的两个关键单元流程进行整体优化处理,同时分析了一步法二甲醚合成反应体系间的协同作用,得到了重整反应器和合成反应器的优化操作参数和最佳焦炉煤气与气化煤气进料流量比。     

一种煤基多联产碳循环系统的设计及评价

将高密度三塔式循环流化床(TBCFB)应用于串并联综合型多联产系统,提出一种基于碳循环的流程与参数共优化的煤基多联产系统,促进低阶煤资源的高质高效转化。碳循环体现在两方面,一是系统以热解煤气循环作为热解气氛,提高了焦油产率,实现低阶煤高质化转化;二是在TBCFB使用富氧燃烧,提高了烟气中二氧化碳浓度,将烟气替代氮气直接用于燃气轮机发电工质,减少了氮气消耗。利用Aspen Plus对全系统进行模拟,对多联产系统进行物料、能量和?衡算,研究未反应合成气循环比和烟气注入量对过程的影响;以能量利用效率为优化目标,对煤基多联产碳循环系统的操作条件寻优。结果表明,动力单元注入气体使用烟气时,煤基多联产碳循环系统的能量利用效率达49.7%,高于用氮气作为热解气氛的传统煤基多联产系统,相比传统的单产系统,煤基多联产系统的能量可节约13%,对于年处理30万吨煤的系统,折合减少二氧化碳排放量为14.9万吨/年。     

双气头多联产中醇醚燃料合成流程的经济评价

采用Aspen Icarus Process Evahator(Aspen IPE)软件对双气头多联产流程中关键工艺段--洁净气化煤气/焦炉煤气合成醇醚燃料单元进行了经济评价,以估算多联产系统中化工产品生产部分的经济性.经济评估计算以焦炭产能5 000 t/a的焦化厂为例,原料气按照气化煤气/焦炉煤气体积比1∶1进行输入,化学品合成工艺按一步法合成二甲醚(386 t/a),副产甲醇(242t/a).应用Aspen IPE软件计算该流程的投资费用、操作费用和利润率,并在此基础上分析了原料和产品价格变化对该项目经济性的影响.     

煤基多联产系统关键问题及在中国可能的发展途径

从电力和优质燃料2个方面的重大需求看,煤基多联产系统显然是未来洁净煤发展的重要方向。笔者分别从系统和关键单元技术方面分析了多联产系统的关键问题,结合对国内外技术发展趋势和中国的具体国情,提出了煤基多联产系统在中国可能的发展途径。     

煤基多联产在工程实践中的应用和发展

煤基多联产系统是未来洁净煤技术发展的主流趋势,发展煤基多联产系统对我国能源工业的战略调整和国民经济的可持续发展必将起到重要作用。煤基多联产应当是大容量而且能够大规模应用的,煤基多联产的龙头煤气化技术就应当是规模化的。发展多联产的主要目的是要大幅度地提高煤炭利用的效率和经济性,从而减轻资源需求压力并减少污染。     

焦炉煤气制甲醇工艺的分析及优化

利用Aspen Plus软件对焦炉煤气制甲醇工艺进行了全流程模拟,基于模拟结果计算了系统的平衡.结果表明,甲醇合成单元为系统的主要损失单元,占系统总损失的55.3％.优化了甲醇合成单元的冷却剂温度,优化后系统损失减少4.2 MW,效率提高1.5％.     

基于水蒸气气化的天然气动力多联产系统热力性能分析

我国能源结构呈现"富煤缺油少气"的特点,以煤气化技术为核心的天然气动力多联产系统在我国有广泛的应用前景。然而目前基于传统气化技术构建的煤基多联产系统在能源利用效率进一步提升方面存在限制。以水蒸气气化工艺为核心,集成了带有热化学回热单元的、高效的串并联综合型天然气动力多联产系统,并在Aspen Plus中搭建了系统模型,基于热效率、相对节能率和■效率等指标分析了该系统的能量利用特性。结果表明,与基于传统气化的天然气动力多联产系统相比,新系统的热效率和■效率分别提升了5.5%、5.8%。同时,对于不同的分流比存在最佳的化工岛未反应气循环倍率使系统热力性能最优,分流比为0.5、0.7、0.9、1.0时,对应的最佳循环倍率分别是4.8、4.4、4.3、4.0;串联型多联产较串并联综合型多联产系统能更合理地利用能量,串联型多联产系统在最佳循环倍率时的热效率、相对节能率和■效率分别达到68.06%、20.24%、69.43%;■分析表明,该系统■损失最大的部分主要分布在气化单元和联合循环单元,两项损失分别为17.0%、6.3%,占比分别达到总■损失的49.4%、18.3%。基于热化学回热型水蒸气气化技术的多联产系统,具有较高的能量利用效率和碳减排效果,可以为煤的高效低碳利用提供一种有效的节能方式。     

三种二甲醚生产系统的流程模拟和3E评价

对甲醇气相法合成二甲醚、煤气化制甲醇气相法合成二甲醚以及煤炭-风电联产甲醇制二甲醚的三种典型二甲醚生产系统进行了流程设计、模拟和能耗/CO2排放/经济成本的3E(Energy,Economic,Enviorenment)评价,并对影响二甲醚经济成本的敏感性因素(例如煤价、甲醇价格和风电设备利用小时数等)进行了敏感性分析.     

TBCFB合成气制甲醇工艺过程的概念设计和计算机模拟

以三塔式循环流化床（TBCFB）为基础的低阶煤清洁转化多联产系统有望提升低价煤的能源和资源利用效率。利用流程模拟软件Aspen Plus 对该多联产系统甲醇合成路线进行模拟和模型验证。应用自热再生理论完成了对TBCFB甲醇生产中低温甲醇洗单元和甲醇精馏单元模拟设计,并对基于自热再生的新工艺进行换热网络（HEN）设计。从能量利用效率的角度,对新工艺进行评价。结果表明,自热再生工艺与常规工艺相比：低温甲醇洗单元冷公用工程节约了29.4%,总能耗节约了25.8%;甲醇精馏单元冷公用工程节约了69.5%,总能耗节约了32.3%。     

干熄焦系统热电冷联产技术的能耗分析

采用当量热力系数、发电煤耗、当量制冷火用效率的3种热经济评价模型,对干熄焦系统热电冷联产制冷与分产制冷进行了能耗分析,给出了联产系统制冷与分产制冷的节能条件,为全面研究干熄焦系统热电冷联产与分产的能耗奠定了基础。     

煤基多联产是洁净煤工业发展的重要方向

本文对煤基多联产系统的概念和意义以及国内外发展概况进行了概述。指出以煤气化为核心的多联产系统是未来洁净煤发展的重要方向。     

煤基发电与甲醇多联产系统运行灵活性分析

对水煤浆制煤气用于发电和/或制甲醇联产系统的各种运行模式及工况进行了讨论;对联产系统各种变工况运行调节的灵活性进行了简要分析。指出:煤基多系统联产的突出优点就在于运行方式的多样性以及系统调节的灵活性。     

二甲醚与CO、H_2制醋酸乙烯研究

本文提出了以煤为原料合成醋酸乙烯的工艺路线,以RhI3、CH3I和三苯基膦组成的催化剂体系,在反应温度180℃,反应压力5MPa下,二甲醚与CO、H2合成了醋酸乙烯。该工艺路线不再依赖原油为原料,原料易得,还能副产醋酸,降低了成本,是煤的综合清洁利用的新技术,具有明显的经济和应用价值。     

甲醇及二甲醚合成工艺现状及经济分析

介绍了甲醇/二甲醚国内外市场现状及合成工艺进展,简要分析了发展煤制甲醇/二甲醚的主要经济指标,指出在中国当前能源结构下,发展以煤或焦炉煤气为原料制甲醇/二甲醚部分替代石油制品,对缓解石油紧张局面具有重要意义。     

天然气基多联产系统研究进展

分析了天然气基化工和动力分产系统的能源利用特性,指出多联产系统是进一步提高能量利用率的突破口,概括总结了天然气基化工动力联产系统的集成原则思路;在此基础上对并联和串联两种多联产系统基本流程的集成特性与节能潜力进行了对比分析,并对不同化工产品对联产系统集成特性的影响进行了探讨,最后对天然气基多联产系统的经济性进行了初步分析.研究结果表明,多联产系统能够进一步提高化石能源的利用效率,并具有较好的经济性,是一种具有广阔发展前景的新型能源系统.     

煤基含氮合成气一步法制二甲醚工艺的模拟与优化

利用Aspen Plus化工流程模拟软件对煤基含氮合成气一步法合成二甲醚的工艺进行了模拟与优化,结合二甲醚合成的反应动力学方程选择了平推流反应器模型,探讨了反应压力、反应温度对二甲醚产量、CO转化率和产物分布的影响,并通过灵敏度分析对其进行了优化。研究了精馏塔的回流比、理论板数和进料位置等因素对二甲醚吸收和精馏过程的效果和能耗影响,得到了高纯度、低能耗二甲醚生产的最优操作条件。     

煤基多联产系统(化工过程-动力装置)的分析

阐述了在我国煤炭资源丰富地区以及大西北地区采用煤基多联产系统的重要性和经济可行性，文中引述了俄罗斯科学院西伯利亚分院对此类系统所进行的技术经济分析，这对我国推广多联产系统具有较大参考价值。     

不同煤气化过程的FT合成油-电多联产模拟计算

设计并模拟了以Shell, GSP, Texaco煤气化为气头的FT合成油-电多联产系统,考察了三者的系统特性. 结果表明,在入炉煤量为1000 t/h的条件下,其合成油(包括柴油、石脑油和LPG)产量分别为318.56, 318.42和285.79 t/h,但FT合成96%的CO转化率使其发电量均不足以满足系统自身的用电,尾气发电仅相当于回收了原料煤热值近2%的能量. 以Shell技术为气头的多联产系统具有最高的系统热效率(47.65%),Texaco技术为气头的多联产系统具有最低的系统热效率,比前者低6.5%左右. 3种方案捕获的CO2分别相当于回收了进入系统全部碳含量的58.69%, 58.65%, 59.55%.     

青海柴达木循环经济试验区600万吨煤基多联产项目开工

青海省柴达木循环经济试验区600万吨煤基多联产项目2011年11月11日在海西州乌兰县正式开工建设。该项目由青海庆华矿冶煤化集团有限公司在乌兰工业园现有200万吨煤焦化、300万吨洗煤、2×15MW焦炉煤气综合利用发电项目的基础上投资建设，总投资370亿元，包括新建1200万吨洗煤、400万吨煤焦化、180万吨甲醇及6...     

联醇工艺中能量利用的探讨

采用管壳式合成反应器和C207催化剂,建立了联醇合成工艺模型,并借助稳态模拟计算软件对联醇合成工艺系统进行过程模拟。利用化工稳态软件,对具有不同位置废热锅炉的合成工艺系统的流程合理性、能源利用效率和有效能效率进行了分析和计算,使联醇合成工艺在能量利用方面得到了初步优化。