高温与低温费托合成联产系统既克服了单独高温费托技术和单独低温费托技术在高品质液体燃料灵活性生产方面的局限性,又发挥了高温费托技术和低温费托技术在产品和工艺上的集成优势,燃料品质高,可根据市场变化,灵活调整各种产品产量,具有较强地抵抗市场波动的能力,对保障我国能源安全和油品质量升级具有重要的战略意义。在“国家高技术研究发展计划(863计划,2011AA05A204)—大型高温与低温费托合成多联产技术”支持下,根据现有的文献资料,论文在商用软件平台上提出并设计了高温与低温费托合成联产系统,并对产品结构进行优化。该系统通过改变费托合成产物加工利用方式,联合生产化学品,进一步提高产品附加值,实现费托产物的高效利用,避免了以油品生产为目标的煤间接液化费托合成技术在低油价时期竞争能力不足、经济性差的问题。论文主要开展研究内容及取得的结果如下:(1)针对高低温费托合成技术集成联产系统,研究在不同高温费托和低温费托联产比例下的费托合成产物组成和含量,结果表明,高温与低温费托合成产物流中,烯烃集中分布在C2-C4和C5-C10碳数范围内,而且在该碳数范围内烯烃含量要高于烷烃含量,烯烃的分布受高温费托与低温费托规模比例影响较小,非常有利于烯烃的分离和后续利用。(2)提出高低温费托合成联产系统产品选择框架,希望未来能够用于工业上高低温费托合成联产系统,指导目标产品选择。通过市场调研和产品筛选,建立了以乙烯、丙烯、α-烯烃、润滑油基础油为主要目标化学品的高低温费托合成联产系统产品方案。建立了从原料煤到产品整个流程过程工艺方案,并在Aspen Plus平台上实现了各单元过程和系统流程。系统方案分析评价表明,联产高价值润滑油基础油和烯烃化学品的高温与低温费托合成多联产系统采用烯烃分离生产烯烃化学品,将费托蜡下游加工成高品质润滑油基础的加工方式,虽然产品结构中化学品和燃料比例为0.86,但收入结构中化学品收入占年度销售收入的68%,实现了费托合成产物的增值利用,提升了系统整体经济效益。系统内部收益率为15.21%,净现值为107.83亿元。当系统投资上升20%,净现值为40.46亿元,此外,该系统的盈利能力受原料价格和产品价格影响较小,具有一定的抵御市场风险能力,是具有发展前景的高温与低温费托合成联产系统。(3)在高温与低温费托合成集成耦合联产烯烃和润滑油基础油系统整体优化中,采用投资低的多喷嘴水煤浆煤气化技术,总投资显著降低,降幅约为9.3%。在乙烯、丙烯的产品纯度均满足聚合烯烃的要求和同样的产品回收率的前提下,考察了顺序分离流程、前脱乙烷流程、前脱丙烷流程三种流程方案下深冷分离工艺冷凝器负荷和总能量负荷。研究发现,顺序深冷分离流程分离方案具有节能优势,且产品纯度不受高温与低温费托合成规模比例的影响,是高温与低温费托合成多联产系统理想的低碳烯烃回收工艺。针对α-烯烃分离提纯时需要脱除与α-烯烃沸点相近的异构烯烃,工艺上通过异构烯烃醚化的方式脱除异构烯烃,但存在异构烯烃醚化反应受平衡限制,转化率较低,导致α-烯烃纯度低的问题。基于反应精馏塔平衡模型提出了反应精馏塔设计方法,并用于强化反应精馏醚化工艺过程,将异戊烯转化率提高到95%以上。