雙氣頭多聯(lián)產系統(tǒng)的模擬與評價.pdf

1、聯(lián)產液體燃料和電力的雙氣頭多聯(lián)產系統(tǒng)是解決我國面臨的液體燃料短缺和環(huán)境污染嚴重的有效途徑，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爐煤氣，將焦爐煤氣中的CH4和氣化煤氣中的CO2催化重整為CO和H2來最大限度實現(xiàn)原料的利用，這一工藝單元不僅有效利用了焦爐煤氣的CH4和氣化煤氣中的CO2，提高了原料氣的有效成分，而且可以實現(xiàn)溫室氣體主要組分CH4和CO2的減排。 對雙氣頭多聯(lián)產系統(tǒng)進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、產品分離、燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)等單元流程的雙氣頭多聯(lián)產模擬流程，涉及反應的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動力學參數(shù)的動力學子程序進行模擬。整個多聯(lián)產系統(tǒng)綜合考慮了化學反應的動力學和熱力學方面，系統(tǒng)總體物料、能量衡算一致，各個單元模擬數(shù)據(jù)與文獻實驗數(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上提出甲醇當量產率、二甲醚產量和CH4/CO2轉化率作為全流程優(yōu)化的目標函數(shù)，得到了各反應器的最優(yōu)操作參數(shù)和最優(yōu)的焦爐煤氣與氣化煤氣進料流量比，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量產率進行對比，分析了一步法二甲醚合成反應體系間的協(xié)同作用。其中重整反應器的最佳操作參數(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。最佳焦爐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)產系統(tǒng)進行了概念設計和模擬，并提出了考慮能量品質的當量發(fā)電效率，發(fā)現(xiàn)考慮能量品質的當量發(fā)電效率更適合聯(lián)產液體燃料和電能的多聯(lián)產系統(tǒng)的評價，最后以當量發(fā)電效率和CO2排放為目標函數(shù)，對三種系統(tǒng)進行比較，發(fā)現(xiàn)有CH4/CO2催化重整，目標產品為二甲醚和電的雙氣頭多聯(lián)產系統(tǒng)當量發(fā)