二氧化碳加氢制甲醇过程碳氢利用率的影响因素与工艺优化分析

原料CO_(2)和H_(2)利用率是影响CO_(2)加氢制甲醇过程经济性的重要因素。本文讨论了催化剂类型、温度、压力、空速和H_(2)/CO_(2)进料比等因素对CO_(2)转化率和甲醇选择性的影响以及工艺条件对气液相中碳氢损失的影响,提出了利用汽提方式回收液相中溶解CO_(2)的循环工艺,并分析了弛放量对碳氢利用率与工艺经济性的权衡关系,确定了最佳的弛放率。结果表明:经过汽提之后,液相中溶解的CO_(2)损失已可忽略不计,碳氢损失主要取决于气相弛放;随着弛放气流量的增大,设备投资费用逐渐减小,而单位生产成本先减小后增大;在弛放率为1%的条件下,与传统工艺流程相比,含汽提的CO_(2)加氢制甲醇循环工艺的CO_(2)利用率为98.9%,H_(2)利用率为65.9%,具有较高的原料利用率。本研究为CO_(2)加氢制甲醇高效转换提供了一条可行路径。

煤直接化学链气化合成尿素过程建模与性能分析

本文针对传统煤制尿素过程碳利用率低及二氧化碳捕集能耗高的问题,提出了煤直接化学链气化合成尿素的新工艺。本文对新工艺关键单元进行建模、模拟和性能分析。新工艺中CO_(2)、H2和N2分别来自于化学链技术的燃烧反应器,水蒸气反应器和空气反应器,避免了高能耗的空分单元和气体分离单元,H2和N2用于合成氨,氨进一步与CO_(2)合成尿素。采用碳利用率和二氧化碳捕集能耗分析新艺的技术性能,生产成本和投资回收期分析其经济性能。结果表明煤直接化学链气化合成尿素工艺碳利用率为30.11%,相比于传统煤制尿素提高约7%,二氧化碳捕集能耗下降了97.04%。新工艺单位尿素成本相比传统工艺下降了12.18%,投资回收期缩短了4年。

耦合固体氧化物电解槽的CO_(2)制甲醇过程设计与评价研究

利用CO_(2)耦合可再生能源电解水制氢合成高能量密度甲醇产品,不仅可以降低CO_(2)的排放,而且可以提高间歇性和波动性的可再生能源的就地消纳能力。提出了一种耦合固体氧化物电解槽(SOEC)的CO_(2)制甲醇新工艺(SOEC-CO_(2)tM),该工艺包括SOEC制氢、烟气CO_(2)捕集和甲醇合成及精制单元。基于工艺全流程模拟数据,进行热集成设计与优化,采用能效、投资、生产成本等对新工艺进行技术经济评价,并与传统煤制甲醇工艺和绿氢耦合煤制甲醇工艺对比分析。结果表明:能量集成前,工艺能耗为420.05 MW,能量集成后,工艺能耗为254.88 MW,能耗降低了39.32%。SOEC-CO_(2)tM新工艺的能量利用效率为62.94%,与绿氢耦合煤制甲醇工艺能效相当,是传统煤制甲醇工艺的1.46倍。新工艺的单位甲醇总资本投资为2964.68 CNY/t,生产成本为3742 CNY/t,电价占生产成本的64.7%。未来随着可再生能源的大力发展,新工艺的经济性能将凸显优势。每年可以消纳200万吨CO_(2),可再生电力1245 MW。传统煤制甲醇工艺单位产品二氧化碳排放量为2.66 t/t。相比传统煤制甲醇工艺,新工艺在碳减排和可再生能源就地消纳方面具有明显的优势。

油页岩开发利用技术及系统集成的研究进展

油页岩作为一种非常规能源,储量巨大,是最具潜力的石油替代资源之一。将油页岩干馏炼油、半焦燃烧发电、页岩油气提质、灰渣生产建材和化工品等工艺技术进行集成,可提升能效、改善经济效益,符合我国能源发展战略需求,具有广阔应用前景。本文专题论述在油页岩开发利用过程中主要关键单元技术,系统集成技术的现状及研究进展。为深入研究和高效环保开发利用油页岩资源提供理论和技术基础。

膜分离捕集燃煤电厂烟气CO_(2)过程优化设计

全球CO_(2)的排放量不断升高,导致气候问题频发。“双碳”目标下,如何高效、低成本地捕集燃煤电厂烟气CO_(2)已经成为迫在眉睫的问题。传统的化学吸收法由于能耗高、成本高、溶剂易挥发等问题严重制约了其发展,而膜法碳捕集因为其操作简单、能耗低、环境污染小等优势被认为是最有前景的捕集方式。本文以PI中空纤维膜为分离膜,建立和求解了气体分离膜模型。并以燃煤电厂烟气CO_(2)为捕集目标,利用多岛遗传算法求解了膜分离捕集CO_(2)工艺的不同配置,并优化了分离过程中的关键参数(膜面积、操作压力)。结果显示:在二级膜分离工艺中,二级一段膜分离工艺的第一级膜和第二级膜操作压力分别为5.8 bar和7.1 bar,第一级膜和第二级膜的面积分别为448000 m^(2)和180000 m^(2)时,单位捕集成本为27.36 USD/t CO_(2)。与二级二段膜分离以及其他几种传统的CO_(2)捕集方法(MEA法、相变吸收法)相比,二级一段膜分离捕集CO_(2)的捕集成本和能耗均最小。本研究将为CO_(2)捕集实现低能耗和低成本化提供依据。

不同CO_(2)捕集技术的CO_(2)耦合绿氢制甲醇工艺研究

大量的化石燃料燃烧导致温室气体排放增加,全球气候变暖。世界各国以全球协约的方式减排CO_(2),我国也由此提出“碳达峰·碳中和”目标。CO_(2)捕集以及转化制液体燃料和化学品是双碳目标下行之有效的碳减排措施之一,不仅可以实现CO_(2)的资源化利用,同时也缓解了国家能源安全问题。本文以燃煤电厂烟气CO_(2)捕集和CO_(2)合成甲醇为研究对象,分析了基于四种不同CO_(2)捕集技术的CO_(2)耦合绿氢制甲醇工艺。对四种不同CO_(2)捕集技术的CO_(2)制甲醇工艺进行了严格的稳态建模和模拟,分析和比较了不同CO_(2)捕集技术情景下的CO_(2)制甲醇工艺的技术和经济性能。结果表明,MEA、PCS、DMC和GMS情景的单位甲醇能耗分别是7.81、5.48、5.91和4.66 GJ/t CH_(3)OH,GMS情景的单位能耗最低,其次是PCS情景,但随着更高效相变吸收剂的开发,PCS情景的单位甲醇产品的能耗将降低至2.29~2.58 GJ/tCH_(3)OH。四种情景的总生产成本分别是4314、4204、4279和4367 CNY/t CH_(3)OH,PCS情景的成本最低,更具有经济优势。综合分析表明PCS情景的性能表现最好,为可用于燃煤电厂最佳的碳捕集技术,为CO_(2)高效合成燃料化学品提供方向,缓解化石燃料短缺和环境污染问题。

油页岩与煤路线制油的技术经济分析和比较

液体燃料广泛应用于交通、物流和生活等行业,然而液体燃料的生产严重依赖石油。我国石油资源相对贫乏,石油对外依存度高达60%。为减少对石油的依赖,我国正积极开发石油替代资源,特别是油页岩和煤炭。但迄今少有文献报道对油页岩与煤路线生产液体燃料过程进行全面的技术经济分析和比较。本文通过对油页岩制油和煤制油分别进行建模和模拟,根据模拟从能效、投资和成本等方面对这两种路线进行分析和比较。结果表明油页岩制油的能效比煤制油低5个百分点,因为油页岩制油的原料利用率低,产品收率低。经济方面,油页岩制油的固定投资为63.34元/GJ,相比煤制油节省70%,因为油页岩制油流程短,设备结构简单。但油页岩制油的原料消耗大,生产1t液体燃料消耗24.5t油页岩,所以其成本相比煤制油仅节省6%。

化学链空分联合化学链制氢的煤制甲醇过程参数优化与分析

我国能源结构决定了以煤为主的甲醇生产路线。传统煤制甲醇过程主要存在过程能量效率低、CO捕集能耗高等问题。本文提出了一种化学链空分联合化学链制氢的煤制甲醇新过程,以降低能耗、二氧化碳排放及提高能源效率。化学链空分技术的集成可以替代传统煤制甲醇过程的空气分离单元,并在一定程度上降低能耗。化学链制氢技术的集成,一方面可以替代水煤气变换装置,并且可以极大程度降低二氧化碳捕集能耗;另一方面,化学链制氢技术还可生产用于调整合成气氢与碳比的氢。本文对新过程的核心单元进行了参数优化以及全流程的模拟,基于模拟对新过程的性能进行了分析,结果表明新过程与传统的煤制甲醇过程相比,空分和二氧化碳捕集能耗分别降低了41%和89%。同时,新过程的能量效率提高了18%,二氧化碳排放量降低了45%。

油页岩炼制过程技术经济分析

我国油页岩资源储量大,开发油页岩可以缓解我国石油短缺问题。但迄今少有研究对现有的油页岩炼制的能量利用情况和经济效益进行系统量化分析。本文以油页岩典型炼制工艺:抚顺炉工艺和瓦斯全循环炉工艺为案例,对两种工艺建模和模拟,根据模拟结果分析两种工艺物流和?流情况,分析单元中质量损失和?损失的组成和主要因素。基于物流和能流对两种工艺进行经济性能分析。结果表明:以油页岩处理量为418t/h为基准规模,抚顺炉工艺的?损失比瓦斯全循环炉工艺的?损失高出19.5%;经济方面,瓦斯全循环炉工艺投资费用为16.9亿元,较抚顺炉工艺的投资费用高5.1亿元,但是瓦斯全循环炉工艺多生产5.4t/h页岩油和84.8MW电力,所以其投资利润率为18.6%,较后者提高了10个百分点。

《煤化工工艺学》教学改革的探索与实践

《煤化工工艺学》是煤化工人才培养过程中的核心课程,本文立足甘肃地区煤化工产业发展现状与发展前景,以煤化工技术发展为准线,优化课程内容设置;以学生为中心,改进教学方法,以"项目式教学"法为主。灵活运用线上教学资源,并积极推进院企合作,强化学生实践训练,最终培养一批具有能够解决复杂工程问题能力的高水平化工专业人才。

化学工程与工艺专业创新型人才培养模式的探索与实践

高等教育是人才培养的根本,紧密围绕新工科背景下化工专业创新型人才培养,本文从师资队伍建设、教学方法改革、实践教学改革等三个层面进行了阐述,旨在探索人才培养新方法和新思路,构建与社会需求吻合的人才培养体系,促进我校教育水平的稳步提升。

直接甲醇燃料电池阳极催化剂研究现状及展望

直接甲醇燃料电池(DMFC)因其具有能量密度高、绿色环保和体积轻便等优势得到广泛关注,其中阳极催化剂活性是决定燃料电池性能、寿命的关键因素。近年来,研究者围绕提高阳极催化剂性能和降低催化剂成本这两个方面展开研究,推动了DMFC的蓬勃发展。本文介绍了电催化剂的催化机理及其分类,详细综述了贵金属催化剂和非贵金属催化剂的合成方法,结合当前研究进展对甲醇电催化剂未来的发展趋势进行展望。

化工原理课程中热泵精馏单元操作的教学研究

常规精馏分离过程公用工程的消耗大,特别是针对沸点相近的物质的分离。高效分离技术-热泵精馏可实现能量的高效利用,并且有效降低分离过程的公用工程消耗。热泵技术是以消耗少量的外界功为补偿,提高工艺物流的能量品位,从而实现有效能的充分利用。本文首先阐述了热泵精馏的基本原理以及分类,并在此基础上通过具体的案例研究阐述热泵精馏的应用。

氧化铈掺杂对Pt/CNTs电催化氧化甲醇的影响

采用CeO_(2)对碳纳米管(CNTs)进行改性,然后利用乙二醇还原法制备了Pt/CeO_(2)-CNTs催化剂,考察了CeO_(2)的掺杂量对催化剂性能的影响。结果表明,所获得的Pt/CeO_(2)-CNTs催化剂极大地促进了甲醇的解离吸附过程,且具有快速电极动力学、高催化电流密度和稳定性,同时其抗CO中毒性能也得到显著提升,为直接甲醇燃料电池阳极Pt基催化剂的工业化奠定了一定的理论基础。

绿氢重构的粉煤气化煤制甲醇近零碳排放工艺研究

在“碳达峰、碳中和”的背景下,传统煤制甲醇工艺存在CO_(2)排放强度大、能耗高等问题成为制约煤制甲醇工艺发展的瓶颈问题。本研究基于外源性的绿氢,重构粉煤气化煤制甲醇工艺,省掉了空分单元、变换单元,开发了短流程低温甲醇洗单元,提出了粉煤气化集成绿氢的近零碳排放煤制甲醇新工艺。从碳元素利用率、CO_(2)排放、成本分析等角度对新工艺进行了评价。结果表明,与传统煤制甲醇工艺相比,新工艺碳元素利用率从41.50%提高到95.77%,CO_(2)直接排放量由1.939降低至0.035 t·(t MeOH)^(-1),通过分析H_(2)价格与碳税对产品成本的影响发现,当氢气价格和碳税分别为10.36 CNY·(kg H_(2_)^(-1)和223.3 CNY·(t CO_(2))^(-1)时,两种工艺的产品成本相当。新工艺不仅减少了煤制甲醇过程碳排放,而且可以提高可再生能源就地消纳能力,具有良好的应用前景。

煤热解制油和油页岩制油技术评述与比较分析

近年来,以煤热解为龙头制燃料油和油页岩制燃料油作为战略储备能源生产路线得到了快速的发展。评述和比较了典型煤热解制油与油页岩制油技术。对比分析表明:生产每吨燃料油,需消耗11.4 t低阶煤或24.5 t油页岩。煤热解制油水耗是油页岩制油的1.4倍。经济方面,煤热解制油和油页岩制油投资分别为6510和5716元/吨燃料油;生产成本分别为3887和4217元/吨燃料油;通过计算不同原料价格下相对于国际原油价格的盈亏平衡点,得出煤热解制油和油页岩制油的盈亏平衡点分别在59~68 USD·bbl^(-1)和71~76 USD·bbl^(-1)之间变化。煤热解制油和油页岩制油路线各有优劣,仍需完善相关技术和延伸产业链,可从干馏炉、系统集成、综合利用、多联产等方面寻求突破。

内镜下微波联合抗幽门螺旋杆菌治疗疣状胃炎的临床分析

探讨内镜下微波联合抗幽门螺旋杆菌的方式治疗疣状胃炎患者的临床效果。方法 本次纳入的研究对象为90例,均是疣状胃炎患者,且均为我院2020.01-2022.01这一段时间范围内所收治,使用电脑随机的方式将90例分成对照组和观察组,其中45例对照组给予抗幽门螺旋杆菌方式治疗,而45例观察组则给予内镜下微波联合抗幽门螺旋杆菌方式进行治疗,比较两组患者临床治疗效果。结果 对照组临床症状评分为(6.32±0.46)分明显高于观察组的(3.16±0.49)分,数据对比P<0.05,存在统计学差异;而对比两组患者Hp根除率,数据结果显示对照组为66.67%,观察组为91.11%,数据对比结果显示P<0.05,存在统计学意义。本次研究疗效对比观察结果显示,对照组临床有效率为77.78%,观察组为95.56%,数据对比结果显示P<0.05,存在统计学意义。结论 在对疣状胃炎患者进行治疗的时候,内镜下微波联合抗幽门螺旋杆菌治疗方法是十分有效的一种方案,其能够有效改善患者临床症状、提高Hp根除率及临床有效率,具有推广使用价值。

消化内镜与幽门螺旋杆菌四联疗法联合治疗胃溃疡出血的效果分析

研究消化内镜与幽门螺旋杆菌四联疗法联合应用于胃溃疡患者治疗中的效果。方法 本次研究患者一共有90例,纳入对象均收治于我院2020.01-2022.01,均经过临床确诊为胃溃疡出血患者,利用电脑来将Benin研究患者打乱分成2组,每一组例数为45例,其中对照组单独使用幽门螺旋杆菌四联疗法进行治疗,而观察组则使用消化内镜与幽门螺旋杆菌四联疗法联合治疗,对比分析两种治疗方法治疗效果。结果 本次研究中对两组患者治疗疗效进行了对比分析,数据结果显示对照组总有效率为80.00%,观察组总有效率为95.56%,两组数据结果对比具有统计学差异(P<0.05)。本次研究中对两组患者不良反应发生情况进行了对比分析,数据结果显示对照组不良反应总发生率为17.78%,观察组不良反应总发生率为4.44%,两组数据结果对比具有统计学差异(P<0.05)。结论 在对为溃疡出血患者进行治疗的时候,相较于单独疗法而言消化内镜与幽门螺旋杆菌四联疗法联合治疗手段实施效果更佳,不仅整体疗效较佳,还能减少不良反应发生情况,较为安全,值得推广使用。

基于MDEA的烟气SO_(2)捕集过程工艺参数和能量集成分析

有机胺吸收法是一种高效环保型烟气脱硫技术,而从系统工程的角度对烟气SO_(2)捕集工艺的分析、优化和能耗评估尚未有详细报道。对N-甲基二乙醇胺(MDEA)为吸收剂的烟气SO_(2)捕集过程工艺进行研究,考察了MDEA浓度、温度、SO_(2)解吸率对捕集效果的影响规律。结果显示,MDEA溶液浓度为30%(质量)、烟气温度不高于45℃、回流贫液温度不高于41℃时,SO_(2)吸收效果较好;增加SO_(2)解吸率是以降低解吸气中SO_(2)纯度和增大再沸器负荷为代价,水分汽化是再生能耗增高的主要原因。针对吸收剂再生过程能耗大的问题,采用热泵辅助精馏对解吸过程进行能量集成,吸收剂再生能耗可降低47%,年度总费用(TAC)可降低9.93%。本研究对有机胺体系的SO_(2)捕集系统工业化应用具有重要的指导作用。

基于改进二分法的立方型状态方程的求解

立方型状态方程是关于摩尔体积的三次方形式的方程,是化工热力学中流体p-V-T关系的数学模型。准确地求取体积是状态方程应用的关键。本文在传统二分法的基础上进行了改进,提出了饱和汽相体积和饱和液相体积有解区间的确定策略,用以求解立方型状态方程。采用PR状态方程实例验证证明,该方法简单易行,可以推广应用于立方形状态方程的求解,促进p-V-T状态方程在教学和工程实践中的应用。