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《河南工业大学》 2010年
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煤基合成气直接制烯烃工艺模拟与集成

黄磊  
【摘要】: 煤炭是我国主要的资源能源,以煤基路线合成化工原料具有重要的战略意义,有效缓解石油资源的不足。其中,以合成气为原料经甲醇合成烯烃路线基本实现了产业化。为缩短反应路线、降低投资成本,以合成气为原料直接制烯烃路线成为近年来的研究热点。但其研究主要集中在高效催化剂的开发,在工艺流程设计和模拟、新工艺环境及经济的可行性等方面的研究相对较少。本文设计了煤基合成气直接制烯烃的概念流程,通过对单元设备和全流程的建模和模拟,获得了新工艺的物流和能流数据,并与煤基合成气经甲醇制烯烃路线进行了环境和经济性比较。论文的主要研究内容及成果如下: 1.通过对关键反应和分离单元的热力学分析和建模,建立了煤基合成气直接制烯烃的工艺流程。提出采用合成和裂解两步法,打破ASF产物分布规律的限制,提高C2~C4低碳烯烃产率约13.6%。 2.煤基合成气直接制烯烃的模拟结果说明烯烃和汽油是主要产品,产率分别占总碳量的12~14%和10.0%,总碳利用率约为23.2%。而煤基甲醇路线中产品碳利用率约26.6%,碳资源利用率比前者高3.4%,其中烯烃的收率占总碳的25.4%,副产物汽油仅占总碳的1.2%。 3.根据碳物流分析,我们认为导致煤基合成气直接制烯烃中总碳利用率较低的主要原因在于:水煤气变换阶段碳的损失率最大,约占总碳量的51.6%;在烯烃合成中,由于水煤气变换、甲烷化反应导致总碳损失率约14.4%;对氢物流分析,氢的总利用率在34.1%左右,约17.4%的氢以废水的形式排放到环境中。 4.通过分析将含有甲醇、二甲醚和少量烯烃的废水用作为煤气化的汽化剂,并对该过程进行模拟分析,认为废水中的有机物在高温气化炉中可完全的燃烧或裂解,对煤气化系统较小的影响,废水回用方案是可行的。 5.对三条煤基烯烃路线,即合成气直接制烯烃和电力(STO-OT)、合成气直接制烯烃(STO-RC)、经甲醇制烯烃(MTO),以6400t/d煤处理量为计算基准,在三条工艺路线中MTO路线的单位产品(烯烃和汽油)的煤炭消耗量最低约4.63t,STO的两条工艺路线,单位产品的煤炭消耗量分别为5.26t和5.03t。由于MTO工艺路线较长,总投资费用达到了17亿美元,而STO-OT和STO-RC路线的总投资估算费用分别为15和14.5亿美元。三条工艺的单位烯烃产品(不包括汽油)的成本价格约分别为605、635和726美元/吨。
【学位授予单位】:河南工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TQ221.21

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【引证文献】
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10 罗方涛;煤气化发电与甲醇多联产系统燃气轮机子单元运行优化与改造[D];华东理工大学;2012年
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