煤與生物質(zhì)氣化合成氣制費托油燃料的工藝研究和過程設(shè)計.pdf

1、隨著國際原油價格持續(xù)走高,石油儲存量的持續(xù)減少,我國的能源結(jié)構(gòu)需要盡快調(diào)整,根據(jù)我國“富煤,少油,缺氣”的特點,煤制油成為快速解決問題的渠道,但大量使用煤炭對環(huán)境影響較壞;生物質(zhì)基制油是環(huán)境友好型產(chǎn)業(yè),并且有可再生性,但其單獨氣化制油的技術(shù)不夠成熟,綜合成本較高。若將煤與生物質(zhì)結(jié)合使用,不僅能減少煤炭使用,改善環(huán)境,并且有成熟的技術(shù)工藝和經(jīng)濟價值。
　　 目前,對煤制油的技術(shù)已經(jīng)開發(fā)成熟,有大規(guī)模的生產(chǎn)企業(yè),生物質(zhì)制油則還在實驗

2、室或小型氣化爐中進行。由于生物質(zhì)能源可再生的優(yōu)勢,國內(nèi)外學(xué)者對其利用途徑展開深入研究,較為成熟的是發(fā)酵制燃料乙醇,但是成本較高。在開發(fā)替代石油基燃料中,更多的是與煤相結(jié)合進行開發(fā)。有研究發(fā)現(xiàn),由于生物質(zhì)和煤的不同結(jié)構(gòu)特性,共氣化有一定的協(xié)同作用,可加速煤氣化速率,減少生物質(zhì)氣化形成焦油的量。
　　 本文參照文獻,使用Aspen Plus軟件,設(shè)計開發(fā)完整的煤與生物質(zhì)氣化制費托油的流程,重點考察原料中不同生物質(zhì)含量和不同設(shè)計方法對

3、產(chǎn)品和能量的影響。
　　 煤制油過程中有大量的CO2產(chǎn)生,其中的C數(shù)約占到總碳數(shù)的60％左右,導(dǎo)致大量的能量流失,最主要原因是其合成氣的H2/CO比過低,需要大量的CO進行水煤氣轉(zhuǎn)換。生物質(zhì)是富氫材料,與煤共氣化可以提高合成氣的初始H2/CO比,減少CO2的產(chǎn)生,減少能量流失。本文建立的模型核算了原料中不同比例生物質(zhì)含量對合成氣的影響以及CO2排放的影響。
　　 高效的合成氣制費托油關(guān)鍵在于其催化劑的選擇。費托反應(yīng)產(chǎn)品的

4、分布有一定的規(guī)律性,稱之為ASF分布系數(shù),本文模擬了該系數(shù)大小對產(chǎn)品不同組分的影響關(guān)系,核算出產(chǎn)品中不同C數(shù)烴的分布情況。
　　 由于催化劑的效果并不能使所有合成氣均轉(zhuǎn)化為油類產(chǎn)品,部分合成氣的能量有可能損失,本文在模擬過程中加入熱電聯(lián)產(chǎn)單元,模擬文獻中IGCC的設(shè)計原理,將多余的合成氣以電產(chǎn)品的形式輸出,使能量運用最大化,結(jié)合ASF分布,核算了不同比例的油-電聯(lián)產(chǎn)中能量的分配。
　　 合成氣一次通過費托反應(yīng)的CO轉(zhuǎn)化率

5、在60%～80%之間,而加入合成氣自熱循環(huán)重整后,轉(zhuǎn)化率可達到90%以上,有效增加油產(chǎn)品的量,并且可以提高整體能量的利用效率,但是電力產(chǎn)品的量大幅下降,兩種不同流程的設(shè)計選擇關(guān)鍵是對目的產(chǎn)品的選擇。
　　 溫室氣體的排放是導(dǎo)致全球變暖的直接原因,將生產(chǎn)中形成的CO2直接收集存儲,可到達減少排放的量,但是對整個流程將增加30%～40%的能耗。生物質(zhì)中的C來源于空氣中的CO2,加入CO2的收集存儲裝置,可減少90%的排放,模擬發(fā)現(xiàn),