褐煤熱解分級煉制制油系統集成設計與CO2減排研究.pdf

1、我國未來可持續(xù)發(fā)展所需要的巨大能源支持和我國能源資源稟賦特點決定了合理利用煤炭資源的重要性和緊迫性。而新時期下，煤炭利用又受到了如有效元素利用率、CO2排放等新的要求和限制。
　　能源資源方面，褐煤作為一種未被有效利用的低階煤，如果不進行合理加工利用，不僅造成資源浪費，而且?guī)淼奈廴靖訃乐?。能源產品方面，汽柴油作為驅動機器、交通工具的重要燃料，是工業(yè)生產、交通運輸等發(fā)展的重要保證。隨著經濟水平的不斷提高，在未來較長時間內其汽柴油

2、需求會持續(xù)增長。元素利用方面，高碳資源加工利用若提高碳基物質產品的比例，則能延長碳生命周期。另外，隨著經濟的發(fā)展，和環(huán)保關注度的提高，對于減少煤炭利用過程中CO2排放的呼吁也正在加強。
　　本文總結了以碳元素為重點關注元素的煤炭利用過程的特點，認識到發(fā)展煤基多聯產系統確實是煤化工領域的重要利用選擇，并結合以上兩點針對褐煤開展了合理深加工研究工作。以實驗室前期褐煤固體熱載體快速熱解法為基礎，依托國家自然科學基金項目“褐煤熱解分級煉制

3、多聯產系統集成優(yōu)化理論基礎研究”和“煤基多聯產系統CO2控制一體化技術理論基礎研究”，建立了褐煤-熱解-制油-發(fā)電聯產系統，并在這個系統上研究了系統本身產生的甲烷進行重整對褐煤-制油系統的影響。在此基礎上，通過化工穩(wěn)態(tài)過程模擬軟件Aspen Plus對以褐煤為原料、熱解為源頭技術的深加工系統從能量轉化、物料平衡、經濟性和CO2排放情況等進行探索和預測分析。
　　研究結果顯示，通過褐煤熱解焦油加氫與費托(FT)間接制油相結合，不僅能

4、增加油品產量，而且能實現部分設備的公用，從而降低固定投資;另一方面，利用焦油加氫制油可以降低兩者總的單位油品的消耗與排放，使以褐煤為原料的制油流程與其他高階煤種制油在性能指標上能夠接近。通過對影響褐煤制油系統的幾方面關鍵變量如原煤水分等的變化情況的分析，得出如下結果與結論:
　　1)褐煤原煤含水量對于熱解規(guī)模一定情況下的下游加工規(guī)模有較大影響，熱解規(guī)模過小將不利于系統經濟性的提高。對于整個生產系統，熱解、氣化、制油等單元之間產能匹

5、配問題是影響其發(fā)展的因素之一。2）氣化爐的選擇則直接影響了變換單元的制氫負荷和系統的整體能效。3）發(fā)電流程的加入雖然會降低系統的能效并增加固定投資，但由于制油需要消耗大量電，系統自身供電可較大程度提高系統的經濟性。4）能效上，通過比較，采用Shell氣化爐的褐煤-制油流程較高，可達41.8％，若加上發(fā)電，則略有下降，為38.9％。經濟上，在設定的最好價格情況下，生產系統的內部收益率可達15％以上，若應用水煤漿流程，則可接近18％。5）C