探析合成气生产过程的火用生命周期分析

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1、青岛科技大学硕士学位论文合成气生产过程的火用生命周期分析姓名：周美玲申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：项曙光20100613青岛科技大学研究生学位论文合成气生产过程的火用生命周期分析摘要在能源危机和环境污染的双重压力下，过程工业的可持续性研究对社会进步和经济发展具有重要意义。过程工业系统可持续性评估工具的研究，能够为化工过程设计和优化提供理论支持，指明改进方向。鉴于目前尚无标准的可持续性评价指标体系和方法理论框架，本文以化工过程的可持续性为着眼点，从过程全生命周期出发研究并建立了火用生命周期分析法，对合成气工艺进行了可持续性分析。以火用分析和生命周期分析为基础，建立了用于评价化工过程

2、可持续性的火用生命周期分析理论框架，表征了化工过程的资源利用效率和热力学效率；并以资源利用率和过程目的效率建立了可持续性综合指标体系；还建立了与过程模拟软件相结合的通用过程分析框架和过程火用流的分类体系，用于量化分析不同过程方案的可持续性水平；借助过程生命周期的火甩效率e!sankey图，识别了生产过程中资源利用效率低的环节；以过程单元模型的火用平衡模型为基础，建立了简化的火用损率目标函数模型，分析过程影响因素的相对大小，通过关键因素分析，寻找改进方案。通过采用AspenPlus对年产30万吨合成氨厂造气工段进行稳态模拟。利用建立的分析模型对过程进行分析后发现，火用损失主要集中在转化工段，约

3、占全过程火用损失的80％，因此，应将节能改造的重点放在提高转化工段热火用的利用率上。借助过程生命周期的火用效率e!sankey图，对天然气蒸汽转化工艺与水煤浆加压气化工艺进行比较。结果表明：天然气蒸汽转化工艺的资源利用率比较低，仅为0．499；过程目的效率较高，为0．604；两者的可持续性水平都相对较低，从过程选择性来看，天然气蒸汽转化工艺更具优势。采用基于过程单元建立的简化炯损率模型，分析水碳比对火用损率的影响发现：水碳比越高，火用损率越大。因此采用先进工艺降低水碳比也是提高过程可持续性的重要手段。关键词：火用生命周期分析过程可持续性合成气工艺过程模拟系统分析青岛科技大学研究生学位论文TH

4、匣EXERGYLIFECYCLEANAI．『YSISFORSYNGASPRODUCTIONPROCESSESABSTRACTThesustainabilityanalysisofchemicalprocessesismotivatedbythepressuresofenergycrisisandenvironmentalpollution．Thedevelopmentofsystematicsustainabilityanalysismethodstosupportprocessdesignandoptimizationhasbeenencouragedoverthelastdecade．C

5、onsideringthattherearenostandardprocesssustainabilityassessmentmethodologiesandindicatorsystems，exergylifecycleanalysis(ELCA)methodisproposedforprocesssustainabilityassessmentinthiswork．Asacasestudy,syngasproductionprocessesarepresentedtoillustratetheproposedmethod．Basedontheexergyassessmentandlife

6、cycleanalysis，thefi．alneworkofELCAisproposedtoprovideawindowtowardsthedescriptionintheareasofresourceutilizationefficiencyandthermodynamicefficiencyofchemicalprocesses．Acomprehensiveindicatorsystemisproposedforprocesssustainabilitybasedonresourceutilizationefficiencyandprocesspurposeefficiency．Agen

7、eralizedprocesssimulation-basedframeworkispresentedtosupportquantitativeanalysisofprocesssustainability．Thecategoriesofexergystreamsareidentified．Usingexergye!sankeydiagramsofprocesslifecycle，opportunitiest