年产100万t甲醇合成流程模拟及影响因素考察

甲醇是重要的基础化工原料之一，为了实现合成气制甲醇的高效利用，采用流程模拟软件Aspen Plus建立年产100万t甲醇模型。首先，在一定假设条件下，采用Aspen Plus建立基于平衡反应器的甲醇合成反应器模型，合成气采用粉煤加压气流床气化炉产生的煤气，对国内某年产100万t甲醇厂进行模拟，结果显示模拟结果与实际运行数据基本吻合，原料气与驰放气组成的设计值与实际模拟值组分绝对偏差在±2%以内，达到工业化模拟精度要求。在此模型基础上，探究了BGL气化炉所产生的合成气、固态排渣碎煤加压气化炉所产生的合成气在甲醇合成过程中循环比对甲醇产率的影响。结果表明，原料气H/C比均为2.05,BGL气化、固态排渣碎煤加压气化所产生的甲醇合成原料气吨甲醇有效气(CO+H₂)消耗分别为2 247 Nm³和2 461 Nm³。2种原料气随着甲烷含量升高，原料气中的H2、CO、CO₂的转化率降低，甲醇产率降低。在操作条件不变的情况下，随着循环比从1.5上升至5.0，甲醇产量呈现抛物线上升趋势，BGL气化原料气、固态排渣碎...     

O2/CO2煤炭地下气化模型试

利用O2/CO2作为气化剂进行煤炭地下气化,不仅能够提高煤气中有效组分的含量和CO/H2比例,而且煤气脱碳后适合用于合成甲醇或液化天然气（LNG）。为考察O2/CO2地下气化的可行性,通过模型试验在模拟煤层中进行不同O2/CO2比的气化试验,考察不同CO2浓度气化下的煤气组分特征、温度场分布、燃空区立体形状以及污染物析出情况。试验表明：CO2体积分数为40%~50%时,煤气中的CO和H2的含量均在25%左右,CO2的含量小于50%。与已有的富氧空气地下气化模型试验结果相比,在气化剂中的CO2能够抑制地下气化过程中CO2的生成,O2/CO2气化下的温度场相对较低,气化过程中煤层的最高温度也只有1 200 ℃,对煤气有效组分的生成比较有利。最终的燃空区3D形状符合一般燃烧扩展规律,试验过程中还监测了硫化氢、氨气和焦油等污染物的析出量。     

煤与不同原料重整气化制甲醇对CO2排放的影响

通过介绍煤制甲醇对整个煤化工行业CO2排放的影响,选择以煤制甲醇工艺CO2排放为研究对象,分别叙述了煤气化制合成气,煤与天然气、煤与焦炉气以及煤与重质油重整气化制合成气联合生产甲醇过程中,吨甲醇产品工艺CO2排放情况,探讨不同煤气化形式对工艺CO2排放的影响因素,为如何通过气化工艺选型,降低煤制甲醇生产过程中工艺CO2排放量提供理论判断依据。     

CO2在化工行业的开发应用

CO2气体的排放已成为全球环境污染的主要废气,严重影响人类的生存,合理利用CO2气体有着极其深远的意义。讨论了将CO2合成甲醇、甲烷以及一些低碳烃类化合物的前景。这种转化可以解决环境污染问题,还可以生产燃料和基本化工原料。     

煤化工行业二氧化碳利用技术的分析研究

近年来我国石油和天然气等资源的对外依存度不断攀升,2016年对外依存度分别为65.4%和36.6%,一旦未来国际市场石油供应受限制或者价格过高,会影响我国能源战略发展。通过化工转化与深加工特别是现代煤化工,可以将煤炭转化成汽油、柴油、甲醇、二甲醚、合成天然气等各种燃料以及烯烃、醋酸、乙二醇等其他各种化工原料,实现石油的直接替代和部分替代,无疑有利于缓解国内对进口原油的依赖。但发展煤化工产业面临着CO2排放高、浓度大等问题。通过系统总结我国煤化工产业现状,分析研究了煤化工领域CO2排放,探索了我国煤化工行业CCUS技术合作模式。     

我国煤基石墨资源与制烯潜力

煤基石墨是石墨的重要组成部分,兼具金属和非金属的优良特性,是新兴产业的重要原材料。我国煤基石墨资源储量丰富,开发利用程度低,资源应用潜力巨大。基于当前煤基石墨勘探开发取得的重要成果及现代分析测试技术方法,探讨了接触变质作用叠加岩浆流体热作用的煤基石墨成因机制和演化规律。借助HR-TEM、XRD、Raman及磁阻等测试方法分析了煤基石墨结构表征参数,综合前人以成分指标H/C和结构指标中晶面间距d_(002)及拉曼积分面积比R_2划分煤基石墨与无烟煤的具体值,结合国家政策导向和煤基石墨原材料资源优势及石墨烯采选制备工艺方法,参照太西煤制烯的转化工艺提出以煤基石墨为前驱体制备石墨烯的构想。     

某硫化矿选矿厂废水处理工艺研究

某硫化矿选厂有机废水中SS为180 mg/L、硫化物含量2.09 mg/L、COD为200 mg/L、p H为12.4,未达到国家排放标准,试验采用"酸碱中和—混凝沉淀—活性炭吸附—Cl O2氧化—澄清—回用/排放"工艺对废水进行处理,结果表明:混凝沉淀完以后的处理水SS、硫化物可以达到外排标准;活性炭适宜用量为150 mg/L,最佳吸附时间为30 min;采用Cl O2氧化剂可以降低废水中Fe2+、Mn2+含量,将黄药等残余有机物彻底氧化成CO2和H2O。经过该工艺处理后废水CODcr去除率达到78.25%。     

煤炭自燃特性试验与应用研究

利用程序升温试验装置对新鲜煤样进行热解实验,测定了在不同温度下O2,CO,CO2及其他碳氢化合物的浓度,分析了气体浓度随温度的变化特性。讨论了预测、预报煤炭自燃发火的指标气体,得出了以CO作为核心指标气体,C2H4和C2H4/C2H6比值作为辅助指标气体的结论。以研究结果为依据,应用热电偶测温探头对7312-2采空区煤温进行实时监测并取得了很好的预测效果,可以比较准确地反映采空区煤炭自燃趋势。研究结果对提高煤炭早期自燃预测、预报的准确度和防止矿井火灾有重要指导意义。     

光催化CO_2和水合成甲醇的研究进展

基于绿色环保和节约能源两方面来看,光催化CO2和H2O制甲醇是目前较为有前景的合成方法.介绍了光催化CO2合成甲醇的催化剂,即铜基催化剂和非铜基催化剂,其中铜基催化剂在合成中占主导地位.     

从低碳经济看我国煤炭地下气化的前景

低碳经济背景下,作为煤炭生产和利用大国,我国应大力发展煤炭资源的低碳化利用技术。从煤炭资源的开采和利用过程两个方面,对煤炭地下气化与传统开采技术进行了对比研究,结果表明:与传统采煤方法相比,地下气化开采煤炭资源能耗更低,温室气体排放更少;采用UCG-IGCC发电技术,可大幅提高资源利用率,而增加CO2捕捉装置后,可实现CO2的近零排放。此外,与传统技术相比,煤炭地下气化还具有资源回收率高、土地资源破坏少、生产条件安全性好、经济效益显著以及能降低我国油气对外依存度等优点,是一种理想的低碳能源技术。     

煤制合成气低温甲醇洗吸收塔数学模拟与分析

为寻求低温甲醇洗合适的热力学模型,建立了低温甲醇吸收气体的SRKH模型,通过参数回归得到低温甲醇洗体系中组分之间NRTL方程的二元交互作用参数,根据气液平衡计算验证了参数的可靠性。模拟计算了国内某厂低温甲醇洗的吸收塔,得到了CO2和H2S在吸收塔中的摩尔分数分布,计算结果表明所得到的热力学模型对低温甲醇洗系统是适宜的。考察了工业生产中操作条件对低温甲醇洗系统的影响,获得了净化气中CO2和H2S摩尔分数随操作条件的变化规律。随精洗甲醇流量的增加以及甲醇温度的降低,低温甲醇洗后净化气中酸性气体的摩尔分数降低,H2S摩尔分数快速降低到0.1×10-6以下,因此通过改变精洗甲醇的流量或改变甲醇的温度可以生产出合格的不同CO2摩尔分数的净化气。在保证净化气中酸性气体摩尔分数满足煤制气合成甲醇的要求的情况下,考察了粗煤气流量对精洗甲醇流量的影响,结果表明,随粗煤气流量的增加,精洗甲醇量增加,但增加程度逐渐减小,规模的增加有利于降低操作费用。     

介孔WO_3/H_2O_2光催化氧化低浓度瓦斯制甲醇性能与机理

将低浓度瓦斯转化为易于储运的液态工业原料甲醇是其综合利用的一个发展方向,如何实现温和条件下甲烷的有效活化与甲醇的选择性生成是瓦斯催化转化制甲醇的两个关键问题。以有序多孔二氧化硅KIT-6为模板剂,磷钨酸-乙醇溶液为前驱物,合成了具有高比表面积的介孔三氧化钨(WO_3),通过X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及低温氮吸附-脱附技术对介孔WO_3的晶型组成、微观形貌、比表面积及孔结构特性进行表征,以所制介孔WO_3为催化剂、双氧水(H_2O_2)为电子捕获剂与氧化剂,构建了WO_3/H_2O_2可见光催化体系,并对该体系氧化低浓度瓦斯合成甲醇的性能进行了系统研究。结果表明:甲烷初始浓度、可见光照射强度、H_2O_2添加等均会影响甲烷转化率与甲醇选择性,且不同甲烷体积分数模拟瓦斯有不同的最佳H_2O_2;对于甲烷体积分数为20%的模拟瓦斯,介孔WO_3在优选的H_2O_2溶液(浓度为13.5 mmol/L)中可实现甲烷的选择性转化,可见光照射120 min甲烷转化率为24.9%(是仅使用介孔WO_3或H_2O_2体系的8.3与8.9倍),且甲醇选择性高达82.5%,继续增大H_2O_2可进一步促进甲烷的转化,但由此产生的过量羟基自由基(·OH)导致生成更多的副产物乙烷(C_2H_6)和二氧化碳(CO_2),使甲醇选择性显著降低;电子自旋共振测试结果表明WO_3吸收可见光产生的光空穴是活化甲烷分子的主要物种,甲烷分子首先经由光空穴抽氢反应生成甲基自由基(·CH_3),H_2O_2一方面作为电子捕获剂增强光空穴的生成,提高甲烷光活化效率,同时被WO_3导带电子还原生成羟基自由基(·OH),并进一步与·CH_3相结合生成产物甲醇,即·OH是甲醇选择性生成的主要氧化物种。上述结果为煤矿低浓度瓦斯的清洁利用提供新思路。     

激波管中水对瓦斯爆炸反应动力学特性的影响

为揭示水对激波诱导瓦斯爆炸反应动力学特性的影响规律,运用化学反应动力学数值分析方法,建立了描述激波诱导瓦斯爆炸反应动力学特性的数学模型,就激波诱导瓦斯爆炸过程中水对爆炸温度、冲击波速度、反应物摩尔分数、自由基摩尔分数及主要致灾性气体摩尔分数变化趋势的影响进行了数值模拟研究与对比分析。研究结果表明:在一定范围内,随着初始混合气体中水含量的升高,激波诱导瓦斯爆炸后,爆炸温度、冲击波速度,以及O自由基、H自由基、CO、NO和NO2等的摩尔分数均依次降低,而CO2的摩尔分数则依次升高。这说明在一定范围内混合气体中含水量的增加,会降低瓦斯爆炸强度,促进CO2的生成,抑制CO,NO及NO2等有毒有害气体的生成,尤其对H自由基和O自由基的抑制作用最为显著。     

基于钙循环的燃煤电站捕集CO2系统模拟

提出一种基于钙循环法适用于燃煤电站的燃气/蒸汽联合循环捕集CO₂新型系统,把该CO₂捕集系统分成4个子系统：煤气化子系统、燃气子系统、钙循环捕集CO₂子系统、余热锅炉及汽水循环子系统。采用Aspen Plus软件平台对各子系统进行热力学建模和模拟。结果表明,在CO₂捕集效率为90%时,在一定钙基吸收剂流量参数下该CO₂捕集系统的净效率可达41.81％。氧碳物质的量比和汽碳物质的量比对气化炉煤气中的CO、H₂和CH₄体积分数有重要影响。随着氧碳比和汽碳比的增加,煤气热值和CO₂捕集系统净效率均呈现下降趋势。为了保持较高的系统净效率,氧碳比应小于0.24。     

水蒸气/CO2/O2与无烟煤共气化过程研究

为综合利用固体氧化物燃料电池（SOFCs）产生的高温水蒸气及CO2尾气,采用流化床气化装置对水蒸气、O2、CO2气化晋城无烟煤过程进行了研究。结果表明：当气化温度为900 ℃时,增加水蒸气/CO2摩尔比,促进了煤的水蒸气气化反应和水汽变换反应的发生,使气化制得的合成气中H2含量增加,CO含量先增加然后基本保持不变;随着气化剂中O2流量的增加,合成气中CO体积分数先增加后减小,当气化剂中水蒸气、CO2与O2的摩尔比为14∶56∶30时,合成气中有效成分（CO+H2）体积分数达到最大（44.9%）;此外,优化得出赤泥的最佳添加量为8%,其含有的氧化铁等催化成分可以显著提高合成气中有效成分。     

不同浓度烟气在煤中的竞争吸附行为及机理

为研究不同浓度电厂烟气注入采空区后CO_2的封存效果、O_2的抑制吸附程度和竞争吸附机理,采用巨正则系综蒙特卡洛方法,建立煤结构模型,模拟采空区温度压力环境注入不同比例烟气时CO_2,N_2,O_2在煤中的竞争吸附行为,以作为指导烟气注气的依据。结果表明:随着烟气含量的增加,N_2和O_2的吸附量降低,CO_2和总吸附量升高,但升高和降低的速率减小,而等量吸附热随烟气含量变化的变异系数仅为0.48%~1.39%。随着烟气含量的增加,CO_2对N_2和O_2的吸附选择性降低,竞争性减弱。煤对CO_2的优先吸附位在能量最低的-34~-30 k J/mol区域,被占满后转向次优先吸附位。即吸附能力并不能直接反映吸附量,其主要由气相中各组分浓度控制,同时受竞争性和吸附位影响。     

综采工作面事故中有害气体涌出位置的确定及工作面防范措施

本文针对山西离柳焦煤集团有限公司丈八井41105综采工作面事故,全面分析了矿井基本概况,在此基础上分析了事故发生的原因,并通过对该工作面的CH4、CO2、CO、O2、H2S、温度、风速等参数进行了数次测定,确定了有害气体的涌出位置,最后提出了防范措施。     

CO_2/H_2O气化反应作用下煤恒温富氧燃烧特性

利用自制恒温热分析系统研究了不同气氛中(O_2/N2,O_2/CO_2和O_2/H2O_/CO_2)煤粉在温度(800~1 200℃)和氧气体积分数(2%~21%)范围内的燃烧行为,主要关注CO_2/H2O_气化反应作用下的燃烧特性。结果表明:在800℃时,大同烟煤在O_2/N_2中相对O_2/CO_2较快的燃烧速率主要源于N_2和CO_2物性的差异。温度升高到1 000℃进而到1 200℃,CO_2气化反应影响增强,大同煤在O_2/CO_2中整体反应速率逐步接近并超过O_2/N_2中的燃烧速率。但是当氧气体积分数超过10%后,气化反应影响减弱,大同煤在O_2/CO_2中的反应速率又逐渐落后于O_2/N_2中。因为H_2O比热和氧扩散能力介于N_2和CO_2之间,在气化反应作用之前,大同煤在O_2/CO_2/H_2O中的燃烧速率低于O_2/N_2而高于O_2/CO_2。在2%氧气体积分数下,温度的升高强化了CO_2/H_2O协同气化的影响,使得大同煤在O_2/H_2O/CO_2中的整体反应速率始终要高于O_2/CO_2中;但是氧气体积分数增加到10%后,协同气化作用减弱,导致大同煤在3种气氛中的反应过程较为接近。与大同烟煤相比,阳泉无烟煤在气化反应作用下的整体反应速率增幅更加明显,说明气化对高阶煤反应过程改善可能更为显著。     

气体质量流量控制器在地浸采铀中的应用

介绍了在中国地浸采铀领域中气体流量加入计量的控制现状及存在的问题。针对CO2+O2地浸采铀中氧气加入的特点,开展了气体质量流量设备的选型试验。为解决配制中气体返水损坏设备的难题,研制了一套气体质量流量控制系统。现场应用表明,在气、液压力连续变化的复杂条件下,该系统实现了对气体的高精度计量,可就地和远程方式实时调节、显示、记录气体的加入参数,确保了气体流量控制系统的稳定运行,降低了劳动强度,达到了技术目标。