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煤基大甲醇系统水循环行为研究

作　者: 范玮
导　师: 徐振刚；王乃继
学　校: 煤炭科学研究总院
专　业: 化学工艺
关键词: 甲醇合成 水体循环 再生循环利用 数学模型 lingo
分类号: TQ223.121
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


随着水资源的日益短缺,工业用水不足与浪费严重问题已引起人们相当的关注。甲醇是一种重要的有机化工原料及液体燃料。煤制甲醇工程是耗水及排污量较高的大型项目。目前大部分煤制甲醇工程都建立在我国水资源非常短缺的西北部,因此水资源的合理利用更成为影响其发展的瓶颈。减少甲醇合成过程中新鲜水的用量对甲醇工业的发展非常重要。工业废水再生循环利用技术减少了新鲜水的用量以及废水的排放量,达到节水降耗的效果。本文以水系统集成原理为指导,提出了废水再生循环利用网络的超结构,借用数学规划法建立了基于此超结构的数学模型,该模型由新鲜水用量最小化的数学模型和再生污染物负荷最小化数学模型组成。为了描述不同污染物的不等价性,本文(对各污染物)引入了加权因子λs。加权因子λs是一个综合且由多种条件决定的因素,可根据设计重点的不同而加以调整取值。在上述优化结果的基础上,进一步提出了以新鲜水用量最小和再生污染物负荷最小为约束、再生水流量最小为目标的废水再生循环利用网络的数学模型。采用商业软件lingo进行了求解。此模型的求解结果提供了优化网络的思路,针对于实际问题时需根据实施可行性以及经济性等各方面因素对优化网络加以调整。本文依托陕西某化肥厂年产20万t/a甲醇初步设计,以陕西某化肥厂实际操作数据为基础,对合成甲醇系统中的水体循环进行了一定的研究。主要以陕西某化肥厂合成甲醇系统中各工艺单元为考察对象,对系统中的新鲜水,循环水,废水,三种水体进行了阐述和分析,对系统的用水网络进行了分析和评价,得到陕西某化肥厂合成甲醇系统的水体循环网络。本文在陕西某化肥厂合成甲醇系统中运用建立的再生循环利用网络的数学模型,对现行的水网络进行了优化改造,取得了较好的节水效果。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章 文献综述  8-19
  1.1 研究背景  8-11
    1.1.1 研究的背景和意义  8
    1.1.2 国内外研究概况  8-11
  1.2 本文的主要内容  11
  1.3 水系统集成技术原理  11-19
    1.3.1 水夹点技术简介  11-15
    1.3.2 数学规划法简介  15-18
    1.3.3 小结  18-19
第二章 废水再生循环利用网络的数学模型  19-47
  2.1 废水再生循环利用网络的超结构  19-20
  2.2 废水再生循环利用网络的数学模型  20-25
    2.2.1 再生循环水网络  20-21
    2.2.2 新鲜水用量最小化的数学模型  21-22
    2.2.3 再生污染物负荷最小化数学模型  22-25
  2.3 数学模型的求解  25-39
  2.4 计算结果分析  39-41
  2.5 再生水流量最小化数学模型  41-46
  2.6 本章小结  46-47
第三章 陕西某化肥厂水系统评价与分析  47-68
  3.1 前言  47
  3.2 陕西某化肥厂现行水系统简况  47-48
  3.3 陕西某化肥厂水系统平衡  48-52
  3.4 陕西某化肥厂用水分析  52-67
    3.4.1 气化单元  52
    3.4.2 变换单元  52-54
    3.4.3 净化工段  54-56
    3.4.4 合成工段  56-60
    3.4.5 空分工段  60-64
    3.4.6 硫回收单元  64
    3.4.7 动力车间单元  64-65
    3.4.8 供排水单元  65-66
    3.4.9 公用工程单元  66-67
  3.5 小结  67-68
第四章 陕西某化肥厂用水网络的优化  68-85
  4.1 优化步骤  68
  4.2 确定用水单元的水源与水阱  68-69
  4.3 考虑废水再生循环利用的最优用水网络  69-84
    4.3.1 陕西某化肥厂用水单元极限数据  69-71
    4.3.2 数学模型  71-79
    4.3.3 考虑废水再生循环利用的用水网络  79-83
    4.3.4 节水预期  83-84
  4.4 小结  84-85
结论  85-86
论文不足及工作展望  86-87
符号说明  87-90
参考文献  90-93
致谢  93

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 基本有机化学工业 > 脂肪族化合物（无环化合物）的生产 > 脂肪族醇（醇、羟基化合物）及其衍生物 > 脂肪族醇 > 饱和一元醇 > 甲醇（木精）
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