【摘 要】
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面对不断增长的能源需求和日益严重的环境问题,开发节能减排新技术和促进化石能源清洁转化过程成为了当下国际社会的共识。化学链以减少过程（火用）损为目标对传统反应系统进行再设计,是目前在国际上备受青睐的一种有助于能源可持续发展的前沿技术。本文基于Aspen Plus软件对化学链丙烷脱氢制丙烯过程和煤气化制合成天然气过程进行过程模拟与能耗分析,探讨使用化学链技术强化传统过程在节能降耗等方面展现的特性和优势
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面对不断增长的能源需求和日益严重的环境问题,开发节能减排新技术和促进化石能源清洁转化过程成为了当下国际社会的共识。化学链以减少过程（火用）损为目标对传统反应系统进行再设计,是目前在国际上备受青睐的一种有助于能源可持续发展的前沿技术。本文基于Aspen Plus软件对化学链丙烷脱氢制丙烯过程和煤气化制合成天然气过程进行过程模拟与能耗分析,探讨使用化学链技术强化传统过程在节能降耗等方面展现的特性和优势。化学链氧化脱氢工艺不需要临氢环境,氧化钒基催化剂不仅提供脱氢活性位,同时提供晶格氧选择性氧化氢气,从而打破丙烷脱氢反应热力学平衡,提高丙烯产率。模拟结果表明,随着反应工段氢气转化率的提高,脱氢系统的热负荷逐渐降低;氢气氧化以及烧炭反应释放的热量使得系统能够自热运行,并且过程无需氢气循环,使其总能耗对比传统工艺降低43%;下游若采用丙烷丙烯热泵精馏装置替代传统精馏技术,总能耗可进一步降低。钙循环煤气化过程通过将蒸汽-煤气化和空气-半焦燃烧这两个过程分别解耦到气化炉和燃烧反应器中,省去了传统气化过程所需的空气分离、水气变换和CO2分离等装置。气化过程中引入氧化钙吸收剂可以原位吸收CO2和H2S,从而直接制取富氢合成气,同时降低过程水耗。模拟结果表明,钙循环气化工艺煤制合成天然气效率比鲁奇炉工艺高近6%,其净功率需求和酸水处理量分别比鲁奇炉过程低12.3%和40%。利用化学链技术对传统过程进行强化,实现了反应产物的选择性合成和反应过程进度的灵活调控,促进了丙烷和煤等化石资源的绿色低碳高效转化,提高了整体能源资源转化效率,节省过程能耗,降低经济投资成本。
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