基于Aspen Plus油页岩ATP干馏炉的能效分析

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作者尤馨凝
来源中国石油大学(北京)
出版年2019
摘要
随着国际能源的日益紧缺,经济对能源的倚重日益增强,开发石油的可替代能源势在必行。油页岩资源储量丰富,是最具有潜力的可替代能源。油页岩干馏反应比较复杂,需要探究工艺运行的最佳条件,使能源利用可以最大化。ATP工艺在用率、整体效能、油气产率以及产品质量等四个方面具有优势,并且工艺弥补了国内小颗粒页岩干馏工艺的空白。基于以上原因,本文以ATP干馏工艺为研究对象,首先采用化工流程模拟软件Aspen Plus对ATP型油页岩干馏系统进行建模与模拟。Aspen Plus软件和模型中的物理参数来源于吉林桦甸矿区油页岩样品。并将模拟结果与实际工业化生产数据进行了分析对比。结果表明,模拟结果与实际工业生产结果基本吻合,能够准确代表实际生产工艺的运行状态。对热力学?进行了详细的阐述,依据模拟获得的物流结果和热力学参数,对油页岩干馏工艺进行传统的?分析。结果显示,ATP油页岩干馏工艺的整体?效率较低,仅为45.67%。?损失最大的子单元为半焦燃烧单元(109.69 MJ),该单元的?损失占整体系统?损失的31.13%。后续可以提升工艺能效利用率基于传统的生命周期评价理论,构建了生命周期评价理论框架。为了评价环境影响程度,选择与人类息息相关七种污染物、三个环境影响指标,温室效应、光化学污染以及酸化作用。采用该理论框架对油页岩干馏工艺全生命周期过程的能耗和污染物排放的环境影响进行了整体评价。ATP干馏工艺的影响总体与石油开采相当,结果显示,油页岩ATP干馏工艺油页岩运输阶段环境排放量最低,页岩油生产阶段环境排放量最高。温室效应影响潜值约为石油的1.6倍,光污染影响潜值约为石油的0.3倍,酸化作用差别最大为约为石油的4倍。最后,为提高油页岩工业的能效以及降低能耗提出了改进性建议。

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