焦爐煤氣制天然氣工藝中甲烷化反應的模擬-文庫吧資料
2024-11-14 11:17本頁面
【正文】 可稱控制變量，代表了控制系統(tǒng)的控制作用或影響。此時，符合實際的動態(tài)問題數(shù)學模型表達應當如下面的微分 代數(shù)混合方程組 : 為時間的維向量函數(shù)，可稱狀態(tài)變量。而且由于實際化工過程的復雜性，很多變量之間無法用顯函數(shù)形式表達相互間的數(shù)量關(guān)系，大時滯與小時滯子系統(tǒng)組合在一起使得后者的動態(tài)模型退化為代數(shù)方程，故對應的動態(tài)模型也就很難通過數(shù)學形式的變換化成以上標準的常微分方程組初值問題表達形式 。當初值確定后，上述方程的解曲線就確定了。從宏觀角度看，動態(tài)模擬的任務就是求解一組初值問題的常微分方程組。 模型的求解 經(jīng)過對計算系統(tǒng)物性所需的狀態(tài)方程進行篩選，最后確定選用 PengRobinson 狀態(tài)方程，對整個流程采用了序貫模塊法進行求解。 3 甲烷化反應的數(shù)學模型 數(shù)學模型的建立 通過對 M849 甲烷化催化劑的反應特性研究及自由度分析，絕熱固定床反應器內(nèi)發(fā)生的獨立反應有 : (1) (2) 穩(wěn)定工況下，甲烷化反應滿足以下關(guān)系，如圖 3 所示。Optimization)進行了模擬及優(yōu)化。 為進一步驗證 M849 甲烷化催化劑對工業(yè)氣源的適應性及整套工藝流程的可行性，大連普瑞特化工科技有限公司與山東焦化能源煤化有限公司、成都五環(huán)新銳有限公司等單位合作，完成了我國首套焦爐煤氣甲烷化合成天然氣全流程工藝試驗裝置，經(jīng) 1000 小時運轉(zhuǎn)并于 2020 年 7 月 31 日通過了山東省科技廳組織的鑒定會。提濃甲烷工序不宜采用膜分離，而宜采用變壓吸附技術(shù)。本工藝循環(huán)氣壓縮機可選用離 心式壓縮機，壓差只需 即可 。之后氣體進入廢熱鍋爐 E103 副產(chǎn)蒸汽。然后進入換熱器及廢熱鍋爐 E102 回收熱量并副產(chǎn)蒸汽。典型流程如圖2 所示，采用兩段或三段絕熱尾氣循環(huán)甲烷化技術(shù)工藝，同時獲取高品質(zhì)蒸汽。 甲烷化是強放熱反應，如何控制反應溫升和回收反應熱量是整個工序的關(guān)鍵。預 處理后焦爐煤氣繼續(xù)增壓，進入脫硫工序。因此壓縮工序可采用噴油螺桿壓縮機將焦爐煤氣進行增壓。 由界外管網(wǎng)來的焦爐氣，先經(jīng)氣液分離器，分離可能攜帶的液體，然后進行氣體壓縮工序。 2 流程工藝 圖 1 焦爐煤氣制天然氣工藝方案圖 圖 1 是焦爐煤氣制天然氣 (SNG)工藝流程圖，主要 包括 :原料氣壓縮、預處理、二次升壓、有機硫水解、精脫硫、甲烷化、甲烷提純幾個工序?，F(xiàn)實驗室及部分中試工作均已完成，正準備進行后續(xù)工業(yè)化示范。西北化工研究院也開展了城市煤氣甲烷化催化劑的研究，并建設(shè)了北京順義 4100m3/h 煤氣甲烷化項目 [5]。其后大連化物所依托該技術(shù)成果在北京陽坊防化兵總院、遼寧瓦房店化肥廠、遼寧瓦房店軸承廠、湖北十堰二汽、湖北襄樊、福建三明、山東棗莊、山東泰安、江蘇儀征等建立了 10 余個煤氣廠，并于 1997 年先后開工，甲烷化催化劑及兩種原料氣凈化催化劑均經(jīng)受了工業(yè)考驗。該技術(shù)于 1987 年 7 月通過了由中國科學院主持的專家鑒定并由國家計委確定分別在上海市青浦縣和遼寧省瓦房店市建設(shè)規(guī)模為日產(chǎn) 3~4 萬 m3 管道煤氣示范廠。 國內(nèi)，在上世紀 80 年代有一些科研院所也從事過甲烷化技術(shù)的相關(guān)研究工作。據(jù)已公開的文獻報導，英國 DAVY 和丹麥 TOPSφ E 在能耗、催化劑功能以及合成氣轉(zhuǎn)化率等方面略優(yōu)于德國魯奇的技術(shù)，但由于市場需求等原因 ,其工業(yè)化程度落后于德國魯奇公司 ,目前處于工業(yè)化推廣階段 。 近年來，英國 戴維 (DAVY)和丹麥托普索 (TOPSφ E)公司的甲烷化技術(shù)也取得了較大進展
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