褐煤熱解分級(jí)煉制制油系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)與CO2減排研究.pdf

1、我國(guó)未來可持續(xù)發(fā)展所需要的巨大能源支持和我國(guó)能源資源稟賦特點(diǎn)決定了合理利用煤炭資源的重要性和緊迫性。而新時(shí)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(jìn)行合理加工利用，不僅造成資源浪費(fèi)，而且?guī)淼奈廴靖訃?yán)重。能源產(chǎn)品方面，汽柴油作為驅(qū)動(dòng)機(jī)器、交通工具的重要燃料，是工業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸?shù)劝l(fā)展的重要保證。隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，在未來較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)其汽柴油

2、需求會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)。元素利用方面，高碳資源加工利用若提高碳基物質(zhì)產(chǎn)品的比例，則能延長(zhǎng)碳生命周期。另外，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，和環(huán)保關(guān)注度的提高，對(duì)于減少煤炭利用過程中CO2排放的呼吁也正在加強(qiáng)。
　　本文總結(jié)了以碳元素為重點(diǎn)關(guān)注元素的煤炭利用過程的特點(diǎn)，認(rèn)識(shí)到發(fā)展煤基多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)確實(shí)是煤化工領(lǐng)域的重要利用選擇，并結(jié)合以上兩點(diǎn)針對(duì)褐煤開展了合理深加工研究工作。以實(shí)驗(yàn)室前期褐煤固體熱載體快速熱解法為基礎(chǔ)，依托國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“褐煤熱解分級(jí)煉制

3、多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)集成優(yōu)化理論基礎(chǔ)研究”和“煤基多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)CO2控制一體化技術(shù)理論基礎(chǔ)研究”，建立了褐煤-熱解-制油-發(fā)電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，并在這個(gè)系統(tǒng)上研究了系統(tǒng)本身產(chǎn)生的甲烷進(jìn)行重整對(duì)褐煤-制油系統(tǒng)的影響。在此基礎(chǔ)上，通過化工穩(wěn)態(tài)過程模擬軟件Aspen Plus對(duì)以褐煤為原料、熱解為源頭技術(shù)的深加工系統(tǒng)從能量轉(zhuǎn)化、物料平衡、經(jīng)濟(jì)性和CO2排放情況等進(jìn)行探索和預(yù)測(cè)分析。
　　研究結(jié)果顯示，通過褐煤熱解焦油加氫與費(fèi)托(FT)間接制油相結(jié)合，不僅能

4、增加油品產(chǎn)量，而且能實(shí)現(xiàn)部分設(shè)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(biāo)上能夠接近。通過對(duì)影響褐煤制油系統(tǒng)的幾方面關(guān)鍵變量如原煤水分等的變化情況的分析，得出如下結(jié)果與結(jié)論:
　　1)褐煤原煤含水量對(duì)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(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的提高。對(duì)于整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)，熱解、氣化、制油等單元之間產(chǎn)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(fù)荷和系統(tǒng)的整體能效。3）發(fā)電流程的加入雖然會(huì)降低系統(tǒng)的能效并增加固定投資，但由于制油需要消耗大量電，系統(tǒng)自身供電可較大程度提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)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(dá)41.8％，若加上發(fā)電，則略有下降，為38.9％。經(jīng)濟(jì)上，在設(shè)定的最好價(jià)格情況下，生產(chǎn)系統(tǒng)的內(nèi)部收益率可達(dá)15％以上，若應(yīng)用水煤漿流程，則可接近18％。5）C