中低阶煤基乙炔多联产系统的研究

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1、BEIJINGUNIVERSITYOFCHEMICALTECHNOLOGYINVESTIG』气TIoNOFMIDDLE．LO、¨RANK．COAL．BASEDACETYLENECOGENERATIONSYSTEMdingGuoDirectedbyProfessorDanxingZhengJune2013北京化工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已

2、在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：—i卜j致一目期：关于论文使用授权的说明20心．6．j学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在一年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本

3、授权书。作者签名：叠垫日期：导师签名：学位论文数据集中图分类号TQ学科分类号530论文编号1001010130005密级学侮授予单位代码10010学位授予单何名称北京化l：人学作者姓名郭敬学号20l0080005获学位专业名称化学11稃与技术获学位专业代码081701课题来源国家重点基础发展计划研究方向热力学论文题目中低阶煤基乙炔多联产系统的研究关键词氧热法，化学平衡，能域分析，乙炔，多联产论文答辩日期2013．5．30·论文类型麻朋研究学位论文评阅及答辩委员会情况姓名职称I：作单位学科专长指导教师郑丹星教授北京化，J：人学化学．I：程评

4、阅人l2010080005_a评阅人22010080005—．b评阅人32010080005——c评阅人4张香平研究员中科院过程所化学一程评阅人5李会泉研究员中科院过程所化学jr：程答辩委员会主席李会泉研究员中科院过程所化学：[程答辩委员1陈实教授北京理工大学化学工程答辩委员2陶霞教授北京化工大学化学工程答辩委员3吴卫泽教授北京化工大学化学工程答辩委员4纪培军教授北京化，I：火学化学T程答辩委员5注：一．论文类型：1．基础研究2．应用研究3．开发研究4．其它二．中图分类号在《中国图书资料分类法》查询。三．学科分类号在中华人民共和国国家标准

5、(GB／T13745—9)《学科分类与代码》中查询。四．论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。中低阶煤基乙炔多联产系统的研究摘要基于中低阶煤的高效利用，采用中低阶煤基乙炔工艺路线代替石油乙烯工艺路线是缓解石油资源供应紧张的有效解决办法。本文依托国家重点基础发展计划973项目(2011CB201306)，围绕中低阶煤分级转化联产低碳燃料和化学品展开研究，以氧热法煤转化残焦制备电石乙炔的低能耗新工艺为研究对象，开展了中低阶煤基化学品制备系统与动力系统集成、反应过程能量转化、能量耦合、能量损失的热力学机理研究以及工艺路线对比研究。旨在研究

6、氧热法电石炉内部反应体系的热力学机理，提出氧热法煤基电石乙炔新工艺系统，以及开拓中低阶煤基化学品(乙炔、熟石灰、CO、热解气与热解焦油)生产工艺与燃料电池／蒸汽联合循环发电工艺、热解焦油制备乙烯工艺整合后的中低阶煤基化学品／动力多联产新系统，重点研究了氧热法电石炉内部的能量转化机理和化学反应平衡限度。本论文主要内容如下：首先，针对高温高能耗的关键单元——氧热法电石炉单元开展能量性质分析。建立氧热法电石制备反应过程的能量构型，采用AG—T图和口靠占图，分析反应过程能量耦合、能量转化的热力学机理以及高能耗产生的原因。结果显示氧热法电石炉中，部

7、分碳与氧气燃烧生成CO炉气的燃烧反应具有较大的不可逆性，为过程支付了热力学代价。对于电石炉内部的化学反应过程，通过考察温度、压力、进料组成对反应体系的化学平衡限度影响，探讨_厂CaC：的产率和反应选择性随操作条件的变化规律，问时考虑了Ca蒸汽对化学反应平衡的影响。按反应体系升温过程和过程自发性变化情况，提出四阶段反应机理，获得了氧热法电石炉化学平衡的新认知。此外，还通过AG．T图来预测CaC2反应发生温度以及反应发生顺序。其次，提出适用于不同基准、多种产出条件下的工艺系统评价指标。从能量、环境以及经济性角度，综合对比了氧热法电石工艺与电热

8、法电石工艺。从中选择最优的电石制备工艺来构建中低阶煤基氧热法乙炔工艺系统，并开展流程模拟研究。同时，借助新型图示火用分析方法——火用流结构Grassman图，开展能量分析与评价，考察了工艺系统