甲醇蒸汽重整制氢流程模拟与设计开题报告

 2021-08-14 16:11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

随着煤、石油、天然气等化石能源逐渐枯竭,环境问题日益严峻,我国迫切希望找到一种可再生、廉价且环保新能源。氢气具有来源广泛、无污染、高能效等优点,被视为有助于解决能源和环境问题的新能源。近年来利用生物质基化合物水蒸气重整制氢是研究热点,常见的水蒸气重整制氢生物质基化合物有甲醇、乙二醇、甘油和乙醇等。但是就目前来讲,工业上甲醇制氢的主要方法来讲是甲醇水蒸汽重整法。

国外生产现状:目前世界各国都对氢能的开发和利用都相当重视,美、日、中、德等国家期望在本世纪中叶进入“氢能经济”时代,而氢气的综合利用首先要解决三个问题:氢气的制取与净化、氢气的储存、氢气的应用,这些问题中的首个问题是氢气的制取与净化。自然界中氢的分布十分广泛,化石燃料、植物、有机物和水中都含有大量的氢,但是自然界中可以直接利用的氢气却非常少,只能通过特定的方法从含氢化合物中制备。

目前世界各国的制氢方法主要是以天然气、煤炭、石油等化石燃料为原料,在一定条件与水蒸汽通过重整反应制得。

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2. 研究的基本内容与方案

研究(设计)的主要内容:本课题主要完成以甲醇为原料通过水蒸气重整(steamreforming)和水煤气变换(water-gas-shift)反应制氢气的模拟。首先通过阅读文献了解蒸汽重整和水煤气变换的工艺,然后选择合适的工艺路线,最后,使用流程模拟软件aspenplus对该流程进行模拟。模拟工作应该包括蒸汽重整反应器、水煤气变换反应器、废弃燃烧炉以及最后的费热利用。以此为基础后,利用设计规定和灵敏度分析等工具对操作参数进行优化,确定最优操作方案,实现全工艺流程的最优设计。

本文需要解决的问题与目标:通过模拟计算确定流程的最优操作方案与热集成方案,了解以下三个因素对反应的影响,从而优化流程与反应器。

1.压力对反应的影响

2.温度对反应的影响

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3. 研究计划与安排

1.第3-4周:查阅相关文献资料,明确研究内容,了解研究所需相关资料,确定方案,完成开题报告;

2.第5-6周:在文献调研的基础上,建立甲醇水蒸气重整制氢气装置反应单元的建模;

3.第7-11周:基于甲醇水蒸气重整制氢气反应单元的模型,利用灵敏度分析,设计规定对反应单元的操作参数进行优化,确定最佳的操作方案;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]黄永.800nm^3/h甲醇水蒸汽重整制取氢气工程设计.华南理工大学,2013

[2]a.antzara,e.heracleous,d.b.bukur,a.a.lemonidou.thermodynamicanalysisofhydrogenproductionviachemicalloopingsteammethanereformingcoupledwithinsituco2capture.internationaljournalofgreenhousegascontrol,32(2015)115-128

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