“双气头”多联产系统CO2减排特性方程研究

以煤气化为核心的多联产能源系统是有效解决温室气体CO2排放的手段之一,其中,“双气头”多联产系统将气化煤气富碳、焦炉煤气富氢的特点相结合,实现了生产过程的CO2减排。笔者在与传统煤制甲醇生产过程相比的基础上,得到了“双气头”多联产系统CO2减排特性方程,从而定量的描述了“双气头”系统生产过程的CO2排放量,为方案设计和将其纳入“清洁发展机制”项目提供了基础的理论指导。     

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.     

“双气头”甲醇-电多联产系统的设计与优化

为使焦炉煤气得到有效利用,设计了基于气化煤气与焦炉煤气的“双气头”多联产工艺流程,建立了系统配置最优化判据,计算发现在分流比为0.802时,低位热值效率具有最大值为48.7％.借助Aspen Plus和GT Pro模拟软件设计了年产12～32万t甲醇和274～ 496 MW电力等不同等级规模的多联产系统,并对系统整体性能和单元过程操作参数等方面进行了分析与讨论,通过模拟得到的最佳低位热值效率与系统配置最优化判据得到的数据十分吻合.     

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。     

双气头多联产系统的Aspen Plus实现及工艺过程优化(Ⅰ) 模拟流程的建立及验证

通过流程模拟对煤基多联产系统进行过程优化是一种低成本、高效率的研究方法。通过稳态流程模拟软件Aspen Plus建立了二甲醚和电力为主要目标产品并副产甲醇的煤基多联产系统流程。采用气化煤气与焦炉煤气混合气作为气头,以达到利用焦炉煤气中高浓度甲烷、下一步工艺调整氢碳比并实现温室气体减排的目的。模拟流程中包括了空分、煤气化及净化、CH4/CO2重整、产品合成、燃气轮机联合循环发电等多联产系统中的5个主要工艺单元,涉及化学反应的CH4/CO2重整单元和二甲醚合成单元通过嵌入包含特定反应动力学参数的动力学子程序进行模拟。多联产系统综合考虑了化学反应的动力学和热力学,系统总体及各工艺单元物料、能量衡算一致,各个单元模拟数据与文献实验数据吻合。在建立流程的基础上,计算比较了热值加和效率与当量发电效率,发现考虑能量品质的当量发电效率更适合联产液体燃料和电能的多联产系统的评价。     

以Shell气化为气头的二甲醚-电多联产系统分析

设计了以Shell气化为气头的两步法生产二甲醚(DME)、联合循环发电的多联产系统,并对带尾气循环和一次通过的2个案例进行了模拟计算.结果表明,带尾气循环使煤化学能的60.87%用以生产DME,具有较高的热效率,但发电量低,不能满足系统自身的用电需求;一次通过以发电为主,煤化学能的24.93%转化为电能,DME产量低,热效率较带尾气循环的方案低5.24%.可以通过调节尾气循环比在生产DME和发电之间取得平衡.2种方案可捕获CO2 1682.26 t/h,占进入系统总碳量的57.82%.     

煤气化多联产装置的动态模拟分析

建立某典型的煤气化多联产装置的动态模型,针对设计负荷下发生单台或多台气化炉跳车时的装置运行情况进行动态模拟.按照实际装置的产品分配原则,以优先确保燃料气供应为目的,初定了 4套预案并进行动态测试,最终获得了一套既可优先保障燃料气供应,又可保证装置不低于操作下限运行的产品再分配方案.该模型可沿用于其他负荷下发生单台或多台...     

CO-H_2分离装置的流程模拟与研究

重点分析了煤气化工艺中CO-H2分离装置的组分物性特点,选择RK-SOAVE方程来计算低温下各组分的相平衡性,利用ASPEN软件模拟了低温下各组分的精馏及闪蒸分离过程,并给出运行结果。     

大型煤气化装置的工艺技术性能及其在多联产系统组合中的节能减排评述

为科学评判大型煤气化装置的优越性和适用性,对比了我国引进开发的SCGP、Texaco、GSP3种煤气化技术的技术性能和配置特点;分别论述了壳牌干煤粉气化炉、德士古水煤浆气化炉、索斯泰克气化炉的工艺过程、气化特点、关键设备和应用效果;提出了煤炭气化发电同水电解氢多联产系统组合的CO2零排放工艺流程.