焦炉气辅助煤气化制甲醇系统概念设计

【摘要】：甲醇是重要的化工基础产品，其原料气来源广泛，最有价值的是气化煤气、焦炉气和天然气。我国富煤少油贫气，天然气制甲醇发展受到一定限制，气化煤气是甲醇原料气的主要来源。 煤富碳少氢，气化煤气的氢碳比在0.2~1.0之间，而甲醇原料气的适宜氢碳比约为2，所以典型的煤制甲醇工艺需要将气化煤气进行水煤气变换以调整氢碳比。此过程产生大量二氧化碳，不仅浪费了碳资源，而且耗费能量。我国是焦炭出口大国，焦炭生产过程中产生大量焦炉煤气，主要成分为氢气和甲烷，分别占60%和26%，其氢碳比高达6.5，但未得到有效利用。 本文提出了一种煤制甲醇的新流程，该流程利用气化煤气和焦炉煤气氢碳元素互补进行物料集成，采用三重整反应，用焦炉煤气中的甲烷吸收传统煤制甲醇过程中的二氧化碳，并生成有效气体一氧化碳和氢气，由此提高了碳元素利用率，实现节能减排。本文以Aspen Plus软件为平台，利用系统工程的思想，对煤制甲醇过程进行单元建模、模拟和合成。通过三重整反应，以焦炉煤气辅助煤气化过程制甲醇，分析了煤焦化规模与煤气化规模比对产品气氢碳比和整个过程碳利用率的影响，并分别研究了两种流程配置的系统性能。针对旧厂改造，焦化厂煤处理量为600万吨/年，气化厂煤处理量为200万吨/年时，碳元素利用率可由40%提升至65%，CO2减排下降2/3。针对新建焦化厂，规模达1400万吨/年煤处理量时，更可以取消煤气化流程中的水煤气变换装置，以简化流程和降低投资。碳元素利用率和CO2减排效果更佳明显。 【关键词】：煤气化 焦炉气 三重整反应 碳元素利用率
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TQ223.121;TQ546
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-23
• 1.1 我国甲醇工业现状和趋势10-12
• 1.2 甲醇粗原料气的制造12-17
• 1.2.1 甲醇原料气的来源12-14
• 1.2.2 以煤为原料制甲醇原料气14-16
• 1.2.3 焦炉气制甲醇原料气16-17
• 1.3 化工过程模拟技术概论17-21
• 1.3.1 过程系统工程简介17-18
• 1.3.2 化工过程流程模拟系统简介18-19
• 1.3.3 流程模拟软件 Aspen Plus19-21
• 1.4 本课题研究内容21-23
• 第二章 焦炉气辅助煤气化制甲醇系统建模和模拟23-49
• 2.1 空分单元（ASU）23-26
• 2.2 固体原料预处理和气化单元（SPG）26-32
• 2.2.1 煤气化方法26-28
• 2.2.2 Texaco 水煤浆加压气化过程28-32
• 2.3 水煤气变换单元（WGS）32-34
• 2.4 酸性气体净化和硫回收单元（AGR-CLAUS）34-39
• 2.4.1 低温甲醇洗34-35
• 2.4.2 克劳斯硫回收35-37
• 2.4.3 酸性气体净化和硫回收单元模拟37-39
• 2.5 甲烷三重整单元（TRM）39-43
• 2.5.1 甲烷三重整概念39-41
• 2.5.2 TRM 单元过程模拟41-43
• 2.6 煤焦化和焦炉气净化分离单元（CC-CCGS）43-45
• 2.6.1 煤焦化过程物质平衡43
• 2.6.2 焦炉气净化分离过程43-44
• 2.6.3 煤焦化和焦炉气净化分离单元过程模拟44-45
• 2.7 甲醇合成单元（MS）45-47
• 2.7.1 Lurgi 低压甲醇合成工艺45-47
• 2.7.2 甲醇合成单元过程模拟47
• 2.8 本章小结47-49
• 第三章 焦炉气与煤气化集成系统的流程设计和分析49-60
• 3.1 常规甲醇生产系统49-50
• 3.1.1 煤气化制甲醇系统（CTM）49
• 3.1.2 焦炉气制甲醇系统（CGTM）49-50
• 3.2 焦炉气与煤气化集成系统流程设计50-59
• 3.2.1 焦炉气与煤气化集成系统思路与机制50-53
• 3.2.2 流程模拟与合成53-55
• 3.2.3 系统分析55-59
• 3.3 本章小结59-60
• 第四章 焦炉气与煤气化制甲醇系统案例研究60-64
• 4.1 有水煤气变换的焦炉气辅助煤气化制甲醇流程60
• 4.2 无水煤气变换的焦炉气辅助煤气化制甲醇流程60-63
• 4.3 本章小结63-64
• 结论64-65
• 参考文献65-71
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果71-72
• 致谢72-73
• 附件73

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