煤气化工艺CO_2排放综合评价

【摘要】：随着经济的进步和企业的深化改革,煤化工技术也得到了不断的发展和改进。煤作为我国的主要能源,在能源结构中仍一直保持主导地位,与此同时工艺过程中由于大量C02排放导致的环境问题,仍是人们关注的焦点。因此,如何提高煤炭的高效、洁净和综合利用是当前亟待解决的紧迫问题,发展煤炭深度加工和转化的煤气化技术是重中之重。针对这样的现状,本文以煤气化工艺为案例展开研究,以揭示工艺过程中能量利用及C02排放情况。本文利用ASPEN PLUS化工流程模拟软件,建立了德士古煤气化工艺模型,通过对各设备和物流参数的设定并模拟得到了物流和单元模块的相关数据。为了了解工艺过程能量利用情况,本文分别使用传统的能量衡算法、炯分析法和本文提出的熵炯结合分析法对其过程的能量利用情况进行了分析。通过能量衡算法的分析得到了整个工艺总能量的分布情况；根据炯分析法得到了气化过程中有效能损失的大小；通过熵炯结合分析法获得了工艺过程中内各模块的能量、熵增和炯损分布,并在此基础上,将炯损与CO2排放量相关联,得到了工艺过程中CO2排放分布和炯损系数,进而得到气化炉是工艺过程中节能减排的重点。在变工况分析中,通过改变气化炉的操作压力和进料中氧煤比的值,分别模拟压力为2.75MPa、4MPa和氧煤比为0.85、0.90、0.92条件下的工艺过程,并根据模拟结果计算模块的熵增、炯损、炯损系数及折算的CO2量四个指标,并与原工况条件下的数据进行对比,对比结果表明随压力的升高各模块的四个指标均呈现下降趋势,随氧煤比的提高各模块的四个指标均呈现上升趋势。 【关键词】：煤气化 熵增 损 损系数 CO_2
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ546;X784
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 符号说明9-10
• 前言10-12
• 1. 文献综述12-26
• 1.1 课题研究背景12-13
• 1.2 煤气化技术概述13-19
• 1.2.1 煤气化原理13
• 1.2.2 煤气化反应13-14
• 1.2.3 国内外煤气化技术的发展14-18
• 1.2.4 煤气化工艺评价指标18-19
• 1.3 热力学分析方法19-22
• 1.3.1 能量衡算法20
• 1.3.2 分析法20-21
• 1.3.3 有效能分析法21
• 1.3.4 分析法21-22
• 1.3.5 小结22
• 1.4 煤化工的CO_2排放概述22-25
• 1.4.1 煤直接液化中的CO_2排放23-24
• 1.4.2 煤间接液化中的CO_2排放24
• 1.4.3 煤制烯烃工艺中的CO_2排放24-25
• 1.5 论文的主要工作和组织结构25-26
• 2. 煤气化工艺评估方法26-30
• 2.1 熵结合分析方法的提出26
• 2.2 熵增及熵方程26-27
• 2.3 损及其与CO_2的联系27-28
• 2.4 效率和损系数28
• 2.5 本章小结28-30
• 3. 煤气化工艺模拟研究30-40
• 3.1 德士古气化炉工作原理30
• 3.2 德士古气化工艺流程30-32
• 3.3 ASPEN PLUS模拟介绍32-38
• 3.3.1 工艺流程建模32-37
• 3.3.2 运行37-38
• 3.4 本章小结38-40
• 4. 结果分析40-52
• 4.1 能量衡算法分析40-46
• 4.1.1 能量衡算方法计算40-45
• 4.1.2 能量衡算方法分析结果45
• 4.1.3 冷煤气效率45-46
• 4.2 分析法46-49
• 4.2.1 方法计算46-48
• 4.2.2 方法分析结果48-49
• 4.3 熵结合分析49-50
• 4.3.1 熵增的计算49
• 4.3.2 损及对应CO_2的折算量49-50
• 4.3.3 损系数50
• 4.3.4 熵分析法计算结果50
• 4.4 本章小结50-52
• 5. 变工况模拟研究52-66
• 5.1 气化炉操作压力对过程能量的影响52-58
• 5.1.1 增大气化炉的压力52-53
• 5.1.2 减小气化炉的压力53
• 5.1.3 数据对比分析53-58
• 5.2 进料中氧煤比对过程能量的影响58-65
• 5.2.1 氧煤比0.85时的流程模拟59
• 5.2.2 氧煤比0.90时的流程模拟59
• 5.2.3 氧煤比0.92时的流程模拟59-60
• 5.2.4 数据对比分析60-65
• 5.3 本章小结65-66
• 结论66-68
• 附录1 操作参数的设置68-70
• 附录2 工艺过程中物流的设计规定70-74
• 附录3 其他模块变压工况数据分析74-75
• 附录4 其他模块氧煤比变化工况数据分析75-76
• 参考文献76-80
• 致谢80-81
• 攻读硕士学位期间的主要研究成果81-82

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