三种二甲醚生产系统的流程模拟和3E评价.pdfVIP

第 34卷 第 1期 煤 炭 转 化 VoI．34 No．1 2O11年 1月 C0AL C0NVERS10N Jan．2O11 三种二甲醚生产系统的流程模拟和 3E评价 姜立雪u 蒋晓隆 麻林巍。 李 政 倪维斗 摘 要 对 甲醇气相法合成二 甲醚 、煤气化制 甲醇气相 法合成二 甲醚 以及煤炭 风 电联产 甲醇 制二 甲醚 的三种典型二 甲醚生产 系统进行 了流程设计 、模拟和能耗 ／C0 排放 ／经济成本 的3E(En— ergy，Economic，Enviorenment)评价 ，并对影响二 甲醚经济成本的敏感性 因素 (例如煤价 、甲醇价格 和风 电设备利用小时数等)进行 了敏感性分析． 关键词 二 甲醚 ，煤气化，非并网风 电，流程模拟，3E评价 中图分类号 TQ223．2 4，TQ54 0 引 言 1 工 艺流程设计 二甲醚作为一种新型清洁燃料 ，被认为拥有广 目前 国内最主要的二 甲醚生产方式是 以甲醇为 阔的市场发展前景．11。随着二 甲醚市场和生产技术 原料的两步法 ](简称常规流程)，一般规模较小；其 的 日益成熟，近年来 我 国二 甲醚产能迅 速增加 ，从 次是 以煤炭为原料生产 甲醇再制得二 甲醚的生产流 20世纪 9O年 代 的 3000t／a增长 到 了 2008年 的 程 (简称煤气化 流程 ，已投产 的最大装置可年产 6O 409．65万 t／a． 我 国二 甲醚的生产主要 以煤炭 或 万 t甲醇 ／40万 t二 甲醚．_8而为了有效降低碳排放 煤基 甲醇为原料，在节能 、发展低碳经济 以及煤炭涨 并且促进风 电非并 网利用 ，国内学者还提出了非并 价的大形势下 ，二甲醚燃料生产的经济成本 、煤炭消 网风 电、煤联 产二 甲醚 的创新工艺流程 ](简称煤 耗 以及二氧化碳排放 ，已经成为 了影响其未来发展 炭～风 电多联产流程 )．以下分别介绍对基 于三种工 的重要因素．国内外学者 已经在二 甲醚生产系统 的 艺流程的二 甲醚生产系统的基本设计． 3E(能源 、经济、环境 )评价方 面开展 了一些研究工 1．1 常规流程 作．Celik等_s 对采用一步法合成技术 的煤制二 甲 醚联产 电的系统进行了流程模 拟和经济性分析 ；陈 文献[10]指出两步法甲醇合成二甲醚反应器的运 卫 国L7对 中国部分生产企业 的二 甲醚生产成本进行 行压力约为0．8MPa~i a，平均温度约为 200。C～ 了统计．比较这些研究成果可 以发现 ，生产工艺的选 300℃，转化率约为 7o ～8O ．本文设计的两步法 择 以及具体参数的设置对二 甲醚生产系统的 3E评 合成二 甲醚常规流程见图 1，原料 甲醇经过预处理后 价结果具有较大的影响．而总体来看 ，国内外尚缺乏 专 门针对我国二 甲醚生产 工艺条件 的、并在基准一 致的分析平台上对多种工艺二 甲醚生产的 3E评价 研究．因此 ，本研究尝试采用流程模拟 的方法 ，结合 国情 ，对三种典 型的二 甲醚生产 系统 的 3E性能进 行较为综合 、客观的评价 ，为相关研究和决策提供基 图 I 常规二 甲醚合成流程 础数据和参考信息．主要研 究 内容包括 ：1)三种典 Fig．1 Gas—phasemethanoldehydrationprocess 型二 甲醚生产系统的工艺流程设计；2)基于流程模 进入二 甲醚反应器 ，在 290。C，0．8MPa 0．85MPa 拟的物质、能量平衡分析 ；3)3E性能综合评价和经 的条件下反应．反应