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焦炉气制甲醇生产火炬系统技术改造及安全防护分析

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山西化工 2024年第4期44卷 226-228页

作者：党蓓陕西延长石油(集团)油田气化工科技公司陕西延安717100

为进一步提升焦炉气制甲醇生产效率和安全性,以某化工企业甲醇生产线火炬系统的现存问题作为研究案例,基于自动控制原理和方法,利用PLC技术对焦炉气制甲醇生产过程中的火炬系统进行全方位的技术改造,并探究其安全防护措施。预计,本次技... 详细信息

为进一步提升焦炉气制甲醇生产效率和安全性,以某化工企业甲醇生产线火炬系统的现存问题作为研究案例,基于自动控制原理和方法,利用PLC技术对焦炉气制甲醇生产过程中的火炬系统进行全方位的技术改造,并探究其安全防护措施。预计,本次技术改造将进一步提升该企业火炬系统的运行质量,有助于进一步推动焦炉气制甲醇生产线的稳定高效运行。

关键词：焦炉气甲醇生产技术改造火炬系统

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焦化行业碳氢资源利用潜力与低碳路径评价

化工进展 2024年第5期43卷 2862-2871页

作者：狄子琛雷飞霞常成功陈文慧程芳琴山西大学资源与环境工程研究所山西太原030006

中国焦炭产量达4.73×10^(8)t,副产焦炉气约2×10^(11)m^(3)。焦炉气富含H_(2)、CH_(4)和CO等碳氢资源,对其有效利用并衔接上下游产业的氢能需求,有望产生显著的产业链减碳效益。本研究构建全国焦化企业的空间地理坐标和产能数据库,针... 详细信息

中国焦炭产量达4.73×10^(8)t,副产焦炉气约2×10^(11)m^(3)。焦炉气富含H_(2)、CH_(4)和CO等碳氢资源,对其有效利用并衔接上下游产业的氢能需求,有望产生显著的产业链减碳效益。本研究构建全国焦化企业的空间地理坐标和产能数据库,针对典型焦化企业开展物质流、碳流分析,系统比较焦炉气不同利用路径的环境影响、碳减排效益及碳氢资源利用率,提出优化的焦炉气利用策略。结果表明,我国焦化企业集中度较低,山西省是独立焦化企业最多的省份,企业规模在2×10^(6)t以下;河北、辽宁、吉林、江苏等地则主要以钢焦联合企业为主,主要为大型焦化企业。焦化行业副产大量焦炉气,可产氢气达1×10^(11)m^(3)。生命周期评价结果表明,焦炉气用于化工转化和还原剂高炉喷吹相比作燃料直接发电均可有效降低碳排放,尤其制氢路径和高炉喷吹路径的全球变暖潜值减少量分别是制甲醇路径的5倍和67倍。此外,在各种焦炉气利用路径中,总环境影响从高到低依次为制甲醇、发电、制LNG、制合成氨、制氢、高炉喷吹。结合各焦炉气利用路径分析与钢、焦企业空间分布,山西省等地独立焦化企业较多,可优先考虑向焦炉气制氢方向转型。而有条件发展钢焦联合发展区域,如河北、辽宁、吉林、江苏等地,向高炉喷吹焦炉气工艺改造转型,更有利于产生行业间协同效益,有效推动减污降碳发展。

关键词：焦炉气碳氢资源生命周期分析碳减排潜力焦钢耦合

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焦炉气调控煤热解产物组成的机制

焦炉气调控煤热解产物组成的机制

作者：刘瑞春西安石油大学

学位级别：硕士

以煤热解为基础的煤炭分质转化利用技术是实现煤炭清洁高效利用的有效手段。在我国“双碳”目标的大背景下,煤热解要走向工业化运行的关键目标是要提高能源的转化效率,增加焦油产率,降低能耗成本。在煤热解过程中引入·CH、·H等自由基... 详细信息

以煤热解为基础的煤炭分质转化利用技术是实现煤炭清洁高效利用的有效手段。在我国“双碳”目标的大背景下,煤热解要走向工业化运行的关键目标是要提高能源的转化效率,增加焦油产率,降低能耗成本。在煤热解过程中引入·CH、·H等自由基是增加焦油产率的有效途径,但加氢热解技术成本高昂,因此,为了寻找更为廉价氢源,认识氢气在煤热解过程中富氢气体调控热解产物组成的机制是十分必要的。本论文以探究富氢气体在热解过程中调控产物组成的机制为出发点,首先研究了氢气对补连塔烟煤热解反应特性的影响;其次以D为示踪剂,进一步研究氢气在热解过程中调控产物组成的机制;最后在煤热解过程中引入模拟焦炉气气氛,探究模拟焦炉气调控煤热解产物组成的机制。论文的主要研究内容和结果如下:(1)考察了温度对补连塔煤加氢热解产物分布、焦油馏分、焦油组成和煤气组成的影响。研究结果表明,氢气的加入提高了补连塔煤的热解转化率,对焦油和煤气的形成起到明显的促进作用,且补连塔煤热解焦油收率最高的温度为600℃。氢气能促进补连塔煤热解煤气中C1～C3气体的生成,但对一氧化碳的影响不大。通入氢气促进了焦油中轻油馏分的生成,提高了焦油中轻质芳烃、稠环芳烃的含量。(2)利用氘同位素示踪法研究了煤的加氢热解机理。为探究氢气在400℃以下时如何与煤进行反应,利用同位素质谱(IRMS)和电子顺磁共振波谱(EPR)技术对补连塔煤在N和D气氛下热解产生的半焦进行了测定,结果表明,煤在被加热至200℃时,H便能与补连塔煤中的稳定自由基发生反应。为了深入了解氢气对煤热解产物分布的影响,利用同位素质谱(IRMS)结合元素分析仪(EA)以及氘核磁(H-NMR)技术,对D气氛下补连塔煤的热解焦油进行分析,结果表明,在煤加氢热解过程中,能够诱导氢气离解的活性自由基促进了焦油的形成,一些非挥发性自由基可以从H中夺取氢原子,氢气中的氢原子优先进入到单环/二环芳香碳以及芳环侧链的α碳上。(3)引入模拟焦炉气(50%H/35%CH/15%N)作为热解反应气氛展开实验,对比了N、H和模拟焦炉气(SCOG)气氛下补连塔煤的热解产物产率,探究了模拟焦炉气气氛对热解焦油馏分以及焦油组成的影响,并采用同位素质谱技术对D(85%)、SCOG(D)和D(50%)三组气氛下补连塔煤热解焦油和煤气组分的氘丰度进行分析,结果表明,模拟焦炉气气氛下补连塔煤热解焦油收率也在热解温度为600℃时达到峰值,且模拟焦炉气中的甲烷在600℃时参与了煤热解反应,氢气和甲烷之间存在协同作用,甲烷促进了氢气与煤的反应。

关键词：富氢气氛煤热解加氢热解机理焦炉气

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焦炉气同轴射流自由扩散火焰的特性

燃烧科学与技术 2010年第6期16卷 560-564页

作者：程宏代正华王玉琴郭庆华梁钦锋王辅臣华东理工大学煤气化教育部重点实验室上海200237

以焦炉气为燃料,纯氧气为氧化剂,采用双通道烧嘴在不同的射流速度下于敞开空间中进行垂直自由扩散燃烧,考察了Fr数、Re数对火焰长度的影响,以及焦炉气射流速度与火焰脱火高度的关系.实验表明,火焰由浮力控制区向动量控制区转变时的Fr数... 详细信息

以焦炉气为燃料,纯氧气为氧化剂,采用双通道烧嘴在不同的射流速度下于敞开空间中进行垂直自由扩散燃烧,考察了Fr数、Re数对火焰长度的影响,以及焦炉气射流速度与火焰脱火高度的关系.实验表明,火焰由浮力控制区向动量控制区转变时的Fr数约为197,由层流区向湍流区转变时的Re数约为16 000;火焰发生脱火的临界速度约为20 m/s.

关键词：焦炉气同轴射流扩散火焰火焰长度脱火高度

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焦炉气催化部分氧化的数值模拟

化学工程 2008年第7期36卷 28-31,42页

作者：吴永霞代正华李伟锋郭晓镭梁钦锋王辅臣于遵宏华东理工大学洁净煤技术研究所上海200237

利用F luent中标准κ-ε模型和多孔介质模型对焦炉气催化部分氧化转化炉进行模拟计算。整个反应床层分为氧化反应区和转化区,氧化反应区主要发生燃烧反应;转化区则装填催化剂,发生甲烷重整反应。通过模拟计算给出了转化炉内温度分布、... 详细信息

利用F luent中标准κ-ε模型和多孔介质模型对焦炉气催化部分氧化转化炉进行模拟计算。整个反应床层分为氧化反应区和转化区,氧化反应区主要发生燃烧反应;转化区则装填催化剂,发生甲烷重整反应。通过模拟计算给出了转化炉内温度分布、压力分布、组分摩尔分数分布。转化炉出口的温度与气体摩尔分数与Aspen P lus软件模拟结果相吻合。表明CFD模拟结果是准确的,可用于焦炉气催化部分氧化转化炉的工艺和结构设计中。

关键词：催化部分氧化合成气焦炉气数值模拟

NiO/ZnO-Al_2O_3吸附剂吸附脱除焦炉气中COS

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燃料化学学报 2015年第4期43卷 470-475页

作者：周广林王美庆王晓胜姜伟丽周红军中国石油大学(北京)新能源研究院北京102249

采用浸渍法制备了 NiO／ZnO－Al2 O3吸附剂，在固定床装置上对模拟焦炉气中的 COS 进行吸附脱除，并采用 XRD 和压汞仪对吸附剂进行了表征。实验结果表明，吸附反应适宜的工艺条件为350℃、0．40 MPa、空速500～1000 h－1，在此条件下... 详细信息

采用浸渍法制备了 NiO／ZnO－Al2 O3吸附剂，在固定床装置上对模拟焦炉气中的 COS 进行吸附脱除，并采用 XRD 和压汞仪对吸附剂进行了表征。实验结果表明，吸附反应适宜的工艺条件为350℃、0．40 MPa、空速500～1000 h－1，在此条件下吸附剂可将焦炉气中的 COS 从320～450 mg／m3降低至0．5 mg／m3，烯烃的体积分数从2．3％～4．5％降为0，其他组分含量不变，吸附剂穿透硫容为17．18％。吸附剂的再生实验表明，吸附剂再生前后晶形、孔结构及硫容变化不大，吸附剂具有较好的再生性能。通过实验总结出脱硫过程为 COS 首先吸附在还原态 Ni 原子上，在 Ni 作用下 COS 中 S－C 断裂生成 NiS，然后生成 H2 S，H2 S 与 ZnO 反应生成 ZnS。

关键词：焦炉气吸附剂 COS 烯烃脱硫

清洁车用代用燃料焦炉气化学反应机理的简化与优化（英文）

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Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering) 2017年第7期18卷 511-530页

作者： Hai-bin HE Dong-wei YAO Feng WU Institute of Power Machinery and Vehicular Engineering Zhejiang University Hangzhou 310027 China

目的:化学反应机理在内燃机计算流体动力学(CFD)仿真中起关键作用。基于敏感性分析与粒子群寻优算法,本文旨在提出适用于内燃机CFD仿真的焦炉气化学反应机理,为焦炉气在内燃机上的应用研究提供条件。创新点:1.结合敏感性分析与离子群寻... 详细信息

目的:化学反应机理在内燃机计算流体动力学(CFD)仿真中起关键作用。基于敏感性分析与粒子群寻优算法,本文旨在提出适用于内燃机CFD仿真的焦炉气化学反应机理,为焦炉气在内燃机上的应用研究提供条件。创新点:1.结合敏感性分析与离子群寻优算法,对化学反应机理参数进行了优化;2.建立了焦炉气化学反应机理,可准确仿真滞燃期、层流火焰速度、缸内压力变化和NOx生成。方法:1.根据简单碳氢燃料机理结构,搭建焦炉气化学反应机理(图1);2.通过敏感性分析,获得在燃烧中起关键作用的化学反应(图2和3);3.通过粒子群寻优算法,对上述关键化学反应的动力学参数进行优化(图4和5);4.通过数值仿真,验证机理的准确性(图6~13、16和17)。结论:1.根据敏感性定义,搭建的敏感性分析模型可准确地识别在燃烧过程中起关键作用的化学反应;2.基于粒子群寻优算法搭建的优化模型可对化学反应的动力学参数进行合理优化;3.优化后得到的焦炉气化学反应机理可准确预测滞燃期与层流火焰速度以及模拟内燃机缸内压力变化与NO_x生成。

关键词：焦炉气化学反应机理敏感性分析粒子群寻优内燃机计算流体力学仿真

焦炉气制费托油蜡联产液氨工艺中合成氨系统的提效改造

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煤化工 2022年第2期50卷 61-63页

作者：孟华平石震宇潞安化工集团有限公司山西长治046000 天脊集团工程有限公司山西长治047507

为实现合成氨系统的提效增产,以某6万t/a费托油蜡联产12万t/a液氨项目为依托,介绍了焦炉气制费托油蜡联产液氨工艺流程及合成氨装置的提效改造情况。通过新增精脱硫至尾气转化管线,合成氨开车时间缩短约20 d,油氨联产全流程开车时间缩减... 详细信息

为实现合成氨系统的提效增产,以某6万t/a费托油蜡联产12万t/a液氨项目为依托,介绍了焦炉气制费托油蜡联产液氨工艺流程及合成氨装置的提效改造情况。通过新增精脱硫至尾气转化管线,合成氨开车时间缩短约20 d,油氨联产全流程开车时间缩减至10 d;将两台富氮空气压缩机中的一台改造为纯氮气压缩机,直接将纯氮气送至氨合成工序,实现增产液氨1.25 t/h。

关键词：焦炉气合成氨费托合成补氮开车时间提效改造

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焦炉气非催化部分氧化制合成气数值模拟

化学反应工程与工艺 2015年第4期31卷 330-336页

作者：鞠耀明张宽丁慧勇郑敏珠丁兴谢黎明浙江环境监测工程有限公司浙江杭州310015 杭州杭氧股份有限公司浙江杭州310014 浙江省工业环保设计研究院有限公司浙江杭州310012

基于Curran 反应机理,采用Chemkin 软件对贫氧条件下的焦炉气非催化部分氧化过程进行了模拟,并考察了反应温度、反应压力和氧气与焦炉气物质的量之比对焦炉气非催化部分氧化制合成气反应的影响.结果表明：该模型能较好地模拟工业操作条... 详细信息

基于Curran 反应机理,采用Chemkin 软件对贫氧条件下的焦炉气非催化部分氧化过程进行了模拟,并考察了反应温度、反应压力和氧气与焦炉气物质的量之比对焦炉气非催化部分氧化制合成气反应的影响.结果表明：该模型能较好地模拟工业操作条件下的焦炉气非催化部分氧化反应;焦炉气非催化部分氧化动力学时间尺度为毫秒级;反应温度越高,动力学时间越短,当温度提高至1 373 K 后,动力学时间未见明显缩短;反应压力越大,动力学时间越短,当压力提高至3.0 MPa 后,动力学时间未见明显缩短;氧气和焦炉气物质的量之比越大,动力学时间越短,但得到的合成气摩尔分数以及H2 和CO 物质的量之比也相应降低;当氧气和焦炉气物质的量之比增大至0.262 后,合成气中H2 和CO 物质的量之比维持在2.0～2.5.

关键词：焦炉气非催化部分氧化合成气