麥稈制油過程與公用工程系統(tǒng)的集成優(yōu)化.pdf

1、隨著石油資源逐漸匱乏，原油價格上漲，溫室氣體效應(yīng)的影響，生物質(zhì)燃料的開發(fā)與應(yīng)用需要進(jìn)一步加強(qiáng)。根據(jù)我國的國情，大力發(fā)展生物質(zhì)液體燃料是必然趨勢。
　　生物質(zhì)制油過程可分為生物質(zhì)收集，生物質(zhì)快速熱解，生物油氣化，水汽變換，酸性氣體脫除和二氧化碳捕集，費(fèi)托合成和合成原油提煉，以及尾氣處理等部分。生產(chǎn)過程尾氣主要包括費(fèi)托合成過程和合成原油提煉過程尾氣，其主要成分為CO、H2、CH4、C2H6。生產(chǎn)過程尾氣既可以作為公用工程系統(tǒng)燃料，提供

2、過程所需的蒸汽、水、電、功等，也可以通過流向變換自熱重整操作、膜分離與變壓吸附(PSA)耦合、深冷分離三種方法回收CO和H2至生產(chǎn)系統(tǒng)循環(huán)利用。公用工程系統(tǒng)通常由燃?xì)廨啓C(jī)、余熱鍋爐、鍋爐、蒸汽輪機(jī)等組成，滿足生產(chǎn)過程的蒸汽、水、電、功等需求。
　　生產(chǎn)過程不同的尾氣處理方案將影響過程產(chǎn)品產(chǎn)量，過程蒸汽、水、電、功等供需量和公用工程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，因此生物質(zhì)制油過程和公用工程系統(tǒng)集成優(yōu)化能提高整個系統(tǒng)產(chǎn)品和能量效率。
　　本研究

3、以麥稈為生物質(zhì)原料，基于生產(chǎn)過程的Aspen Plus模擬，研究生產(chǎn)過程操作參數(shù)、公用工程系統(tǒng)各設(shè)備存在性與設(shè)計(jì)尺寸對整個麥稈制油過程的影響，建立以年總收益最大化為優(yōu)化目標(biāo)的生產(chǎn)過程和公用工程系統(tǒng)同時優(yōu)化的MILP模型，利用GAMS求解確定最優(yōu)的生產(chǎn)過程操作參數(shù)和公用工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
　　通過流向變換自熱重整操作、膜分離與PSA耦合、深冷分離三種尾氣處理方法的經(jīng)濟(jì)效益、CO2排放費(fèi)用等對比，得出:三種尾氣處理方式的最優(yōu)過程操作參數(shù)均

4、為:費(fèi)托合成進(jìn)料H2/CO摩爾比，費(fèi)托合成反應(yīng)溫度，費(fèi)托合成尾氣回收百分比分別取2.06，200℃，100％;尾氣采用流向變換自熱重整處理方式時，最大年總收益為113.68M$/a，相對于非優(yōu)化條件增加了41.69％，其中產(chǎn)品收益增加了22.30％，公用工程系統(tǒng)操作費(fèi)增加了35.99％，可見生產(chǎn)過程操作參數(shù)和公用工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)同時優(yōu)化的重要性;年總收益比較:流向變換自熱重整回收最大，深冷分離回收次之，膜分離和PSA耦合回收最小;CO2排放