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甲醇和电分别是重要的化工产品和清洁能源载体,在世界能源化工经济中占有重要地位,目前主要依靠化石能源生产。然而,大量的化石能源开采利用存在诸多弊端,如引起雾霾、酸雨以及温室效应等环境问题,因此寻找一种廉价、洁净的可再生能源是全世界迫切需要解决的问题。生物质作为唯一可直接转化为液体燃料的可再生能源,主要包括农作物、木材、废弃物和动物粪便等。在生物质各类转化利用技术中,气化技术以其污染小、利用效率高等优势越来越受到重视。而化学链技术作为近年来出现的新型技术,具有能耗低、污染少、经济效益高等优点,受到了广泛关注,可用于各种化工-动力生产过程。本文以生物质为原料,结合化学链技术优势,提出建立四种生物质气化甲醇-电联产工艺,即常规生物质气化甲醇-电联产工艺(联产工艺Ⅰ)、基于化学链制氧的生物质气化甲醇-电联产工艺(联产工艺Ⅱ)、基于铁基化学链的生物质气化甲醇-电联产工艺(联产工艺Ⅲ)和基于双化学链的生物质气化甲醇-电联产工艺(联产工艺Ⅳ),从热力学和环境保护角度对四种联产工艺进行比选,并对最优工艺进行参数分析及优化、换热系统评价以及系统(?)平衡分析。首先对四种生物质气化甲醇-电联产工艺进行了流程描述,并利用Aspen Plus对上述四种联产工艺所涉及的主要气固反应过程,即生物质气化单元、化学链制氧单元(CLAS)和铁基化学链单元(Fe-CLC)进行了模拟,并依据相关文献对其进行了验证,发现模拟结果与文献值基本吻合。在验证模型可靠的基础上,对四种联产工艺进行了模拟计算,并以粗合成气组成、粗合成气收率、合成气比值、甲醇收率、甲醇-电比、甲醇效率、净电效率、总效率、(?)效率、碳捕集效率为评价指标对其进行了对比,结果如下:联产工艺Ⅰ的甲醇-电比值最大;联产工艺Ⅱ的粗合成气收率、甲醇收率和甲醇效率最高;联产工艺Ⅲ的碳捕集率最高;联产工艺Ⅳ的净电效率、总效率和(?)效率均最高;综合比较后发现联产工艺Ⅳ为最优工艺,其总效率和(?)效率分别为63.95%和57.93%。对联产工艺Ⅳ进行了参数分析与优化,发现生物质气化单元的氧气-生物质质量比(O/B,0.17～0.29)对系统性能指标均有较大影响,水蒸气-生物质质量比(S/B,0.04～0.16)只对粗合成气组成有较大影响,气体净化单元的分流比(Dr,0.5～0.6)对性能指标有一定影响;综合比较后,O/B、S/B和Dr的较优值分别取0.23、0.1和0.56。讨论了 CLAS还原反应器的循环尾气与Mn2O3摩尔比(F/M,0～0.3)对系统性能指标的影响,发现当F/M取0.15时系统效率最优。对于Fe-CLC,分析了 Fe2O3进料量与合成气中可燃气体摩尔比(Fe/C,0.9～1.2)对系统性能指标的影响,发现除粗合成气收率基本不受其影响外,剩余系统性能指标均受其影响,当Fe/C取1.1时系统效率最优。对于甲醇合成单元,讨论了甲醇合成反应器温度(Tm,190℃～310℃)和循环回流比(Rr,0.92～0.98)对系统性能指标的影响,发现随着Tm上升,甲醇-电比增大而甲醇收率和系统效率均缓慢下降,综合热力学性能和反应时间后,本文Tm取230℃;随着Rr增大,净电效率下降,其余性能指标均上升,除考虑热力学性能外还需考虑惰性气体累积,故本文Rr取0.95。同时,对联产工艺Ⅳ的换热系统进行了研究,结果表明CLAS换热单元、余热锅炉1和余热锅炉2的最小温差分别为48.41℃、38.47℃和11.71℃,均大于夹点温差(本文设10℃),满足换热要求。最后,对联产工艺Ⅳ进行了系统(?)平衡分析,发现总(?)输入为558.87MW,有效输出(?)为323.78MW,总(?)损为235.09MW。其中,各单元设备的(?)损失之和为209.22MW,占总(?)损的89.00%,表明该工艺的(?)损失主要来自各单元设备。而在各单元设备中,气化炉的(?)损最大(为87.10MW),占整个(?)损失的37.05%。