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等离子体裂解煤制乙炔能量综合利用

作　者: 邓国安
导　师: 何潮洪
学　校: 浙江大学
专　业: 化学工程
关键词: 乙炔等离子淬冷换热器煤粉甲烷
分类号: TQ222.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 41次
引　用: 1次
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内容摘要

等离子体裂解煤制乙炔工艺,具有流程短、低资源消耗、环境友好等优点,是煤直接转化的一条有效途径,具有很好的发展前景。在等离子体裂解煤制乙炔工艺中,所产生的裂解气中蕴含有大量余热,如果设法对这部分能量予以综合利用,将会对该工艺的经济性具有重要意义。但在高温条件下,产物乙炔将会分解,为提高乙炔收率,反应后裂解气必须快速地降温,而这对能量综合利用很不利。为此,本文从淬冷后裂解气的余热回收和选择合适淬冷剂进行化学能回收这两个方面进行研究。论文针对新疆的现行中试工艺设计了相应的能量综合利用方案,提出了在90℃水淬冷工艺条件下的换热网络,明确了设备进出口工艺条件,并完成了关键换热设备“蒸发式空冷器”的设计和选型。目前,该设备已成功应用于中试试验装置,运行状况良好,满足了工艺要求。为了更高程度地回收能量,本文提出了250℃水淬冷方案,并对相应换热网络进行了详细计算。与原90℃水淬冷工艺相比,它降低了淬冷水量,提高了能量回收的品位,并且为后续的固体产物利用提供了便利。为配合该方案的顺利实施,还设计了将除尘与换热结合在一起的专用换热设备,以适用于粉尘和焦油共存情况下的气体换热。该设备已加工完成并安装于小试试验装置。为进一步提高能量的回收率及回收能量的品位,本文还提出了采用淬冷剂煤粉和甲烷进行淬冷的方案,以便将裂解气中的部分热能直接转化成化学能。通过对煤粉和甲烷反应模型的考察,结合新疆的实际工况,选取了合适的反应平衡温度,提出了相应的较详细的淬冷方案,并对煤粉和甲烷作为淬冷剂的工艺进行了利弊分析,为等离子体裂解煤制乙炔项目的进一步研究提供了参考。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
目录  7-10
第1章文献综述  10-33
  1.1 煤等离子裂解制乙炔研究现状  10-13
    1.1.1 乙炔的简介  10
    1.1.2 煤等离子裂解制乙炔的研究现状  10-13
  1.2 煤等离子裂解制乙炔所涉及换热设备  13-24
    1.2.1 热管换热器  13-15
    1.2.2 急冷废热锅炉  15-18
    1.2.3 转筒干燥器  18-21
    1.2.4 板壳式波面板换热器  21-22
    1.2.5 空心桨叶干燥机  22-24
  1.3 焦油相关问题  24-31
    1.3.1 焦油的脱除方法  24-30
    1.3.2 煤气的冷却工艺  30-31
  1.4 本文的研究思路和研究计划  31-33
第2章 90℃水淬冷的能量回收方案及关键换热设备设计  33-48
  2.1 现工艺流程介绍  33-38
    2.1.1 流程简介  33-34
    2.1.2 淬冷的必要性  34-36
    2.1.3 物料流概况  36-38
  2.2 能量利用分析  38-42
  2.3 关键换热设备的设计  42-47
    2.3.1 蒸发式空冷器的简介  42-43
    2.3.2 针对新疆现有工艺的蒸发式空冷器的设计和选型  43-46
    2.3.3 蒸发式空冷器的现场使用情况  46-47
  2.4 本章小结  47-48
第3章 250℃水淬冷的能量回收方案及关键换热设备设计  48-61
  3.1 250℃水淬冷方案  48-50
  3.2 系统能量回收估算  50-51
  3.3 煤粉中能量的回收  51-52
    3.3.1 回转炉  51-52
    3.3.2 波面板固体流换热器  52
  3.4 关键换热设备的设计  52-60
    3.4.1 设计思路  52-55
    3.4.2 换热器结构  55-58
    3.4.3 换热器具体实施方式  58-59
    3.4.4 小试用专用换热设备的设计  59-60
  3.5 本章小结  60-61
第4章煤粉淬冷的能量回收  61-67
  4.1 煤粉淬冷的理论计算  61-64
  4.2 煤粉平衡温度的选取  64-65
  4.3 煤粉淬冷换热网络  65
  4.4 本章小结  65-67
第5章甲烷淬冷的能量回收  67-76
  5.1 甲烷反应的动力学  67-68
  5.2 甲烷淬冷温度的选取  68-71
  5.3 甲烷淬冷的换热网络  71-72
  5.4 淬冷前温度的估算  72-74
  5.5 本章小结  74-76
第6章结论  76-78
参考文献  78-83
作者简介  83-84
附录  84-100

等离子体裂解煤制乙炔能量综合利用

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