论文部分内容阅读
从目前的能源结构和过程工业原料路线来看，我国是世界上不多的几个以煤为主要能源的国家之一。这种以煤为主的能源结构和过程工业原料路线是历史造成的，并将延续较长的时间。它造成严重的环境污染，成为制约我国经济可持续发展的重要因素。我国经济和社会发展迫切要求逐步改善这种能源结构，提高天然气在一次能源结构中的比例，加快天然气工业的发展。我国发展天然气工业前景良好，近年来发现了一些大型气田，并计划从国外引进天然气。但我国天然气的大规模开采和输送系统的建设还刚开始，天然气工业尚处于起步阶段，其中较高的天然气价格是制约我国天然气工业发展的一个瓶颈，单独以天然气为原料的过程工业仍面临很多困难。我国迫切需要发展一种符合国情的天然气利用工艺，以促进天然气工业的快速发展。
天然气—煤共气化(CGTL)可利用我国煤炭价格相对低廉的优势，将天然气与煤联合造气，降低了过程工业对天然气价格的敏感性，是一种适合我国目前能源结构特点的天然气利用方案。
本文在前人“天然气—煤共气化探索研究”的基础上，进一步对天然气—煤共气化进行了过程研究。论文主要的工作和结论包括：
(1)对当前的合成气制备工艺、利用方案，天然气—煤共气化过程，以及化工过程开发和集成等方面进行了系统的综述；
(2)建立了共气化过程的热力学模型，并利用AspenPlus进行了模拟分析。模拟结果与室内小型原理性试验所得试验数据的对比分析表明热力学模型可准确反映共气化过程的热力学特征；
(3)基于共气化过程的热力学模型，利用AspenPlus模拟分析了共气化过程主要的工艺参数，确定了其优化的工艺条件，并进行了初步的技术经济评价。模拟结果表明，共气化与煤气化工艺相比，煤气生产成本相当，且具有明显的环境效益；
(4)构建了共气化过程的煤气净化流程，并利用AspenPlus对煤气脱硫过程进行了模拟分析，模拟结果表明设计的脱硫流程理论上可取得99％以上的脱硫率；
(5)建立了共气化过程的动力学模型和计算程序，模拟分析了不同天然气喷嘴设置位置对共气化过程的影响，计算了合成气制备炉的有效高度；
(6)分析了以气化工艺为源头的过程集成的概念、方法，根据我国的资源、市场特点构建了几种以共气化过程为源头的过程集成方案。