ВВЕДЕНИЕ...................................................................................................................... 6
ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.......................................................................... 13
1.1 Понятия об эксергии............................................................................................ 15
1.2 Химическая эксергия ........................................................................................... 16
1.3 Термодинамический анализ................................................................................ 19
1.4 Эксергетический КПД ......................................................................................... 23
Выводы к главе 1........................................................................................................ 26
ГЛАВА 2 УСТАНОВКА СИНТЕЗА МЕТАНОЛА ................................................... 27
2.1 Производство метанола ....................................................................................... 27
2.2 Технологическая схема производства метанола............................................... 28
2.3 Моделирование технологической цепочки синтеза метанола ........................ 32
2.4 Продувочный газ крупнотоннажного синтеза метанола ................................. 35
2.4.1 Утилизация продувочного газа .................................................................... 36
2.4.2 Реакционные массы в составе продувочного газа...................................... 37
2.5 Оценка термодинамической эффективности установки производства
метанола ...................................................................................................................... 40
2.5.1 Эксергетический анализ установки получения метанола ......................... 40
2.5.2 Оценка химического потенциала продувочного газа ................................ 42
Выводы к главе 2........................................................................................................ 44
ГЛАВА 3 ПРОСТЫЕ МЕТОДЫ УТИЛИЗАЦИИ ПРОДУВОЧНОГО ГАЗА ........ 46
3.1 Предварительная оценка получения метанола из продувочного газа............ 47
3.2 Обоснование метода извлечения водорода ....................................................... 48
3.3 Мембранное разделение продувочного газа ..................................................... 51
3.3.1 Оценка применения мембранной технологии ............................................ 52
3.3.2 Мембранное разделение по коэффициентам проницаемости................... 55
3.4 Синтез метанола из продувочного газа ............................................................. 58
3.4.1 Эксергетический анализ метода получения метанола из продувочного газа
................................................................................................................................... 59
3.5 Адсорбционное разделение продувочного газа................................................ 61
3
3.6 Комбинированный способ утилизации продувочного газа............................. 64
3.6.1 Эксергетический анализ комбинированного способа утилизации
продувочного газов................................................................................................. 66
3.7 Получение метано-водородной смеси ............................................................... 68
Выводы к главе 3........................................................................................................ 69
ГЛАВА 4 КОМПЛЕКСНОЕ ПРОИЗВОДСТВО СИНТЕТИЧЕСКИХ ПРОДУКТОВ
НА ОСНОВЕ ПРОДУВОЧНОГО ГАЗА ПРОИЗВОДСТВА МЕТАНОЛА............ 71
4.1 Получение аммиака на основе чистого сырьевого газа ................................... 73
4.1.1 Методы получения азота............................................................................... 73
4.1.2 Обоснование метода получение азота ......................................................... 75
4.1.3 Разработка технологической схемы синтеза аммиака на основе
безынертного сырьевого газа................................................................................. 76
4.1.4 Моделирование установки получения аммиака на основе чистого
сырьевого газа ......................................................................................................... 79
4.1.5 Энергозатраты для синтеза аммиака на основе чистого сырьевого газа . 88
4.1.6 Эксергетический анализ производства аммиака на основе чистого
сырьевого газа ......................................................................................................... 94
4.2 Получение аммиака на основе продувочного газа ........................................... 97
4.2.1 Получение азотоводородной смеси из продувочного газа методом
автотермической конверсии типа «Тандем»...................................................... 100
4.2.2 Конверсия моноксида углерода водяным паром...................................... 103
4.2.3 Очистка конвертированного газа от диоксида углерода ......................... 108
4.2.4 Метанирование оксидов углерода.............................................................. 111
4.2.5 Моделирование установки получения аммиака на основе продувочного
газа .......................................................................................................................... 115
4.2.6 Энергозатраты для синтеза аммиака на основе продувочного газа ....... 118
4.2.7 Эксергетический анализ производства аммиака на основе продувочного
газа .......................................................................................................................... 121
4.3 Получение аммиака на основе отбросного газа.............................................. 124
4
4.3.1 Получение азотоводородной смеси методом автотермической конверсии
отбросного газа...................................................................................................... 126
4.3.2 Конверсия оксида углерода водяным паром............................................. 129
4.3.3 Очистка конвертированного газа от диоксида углерода ......................... 131
4.3.4 Метанирование оксидов углерода.............................................................. 132
4.3.5 Моделирование установки получения аммиака на основе отбросного газа
................................................................................................................................. 134
4.3.6 Энергозатраты для синтеза аммиака на основе отбросного газа............ 136
4.3.7 Эксергетический анализ производства аммиака на основе отбросного газа
................................................................................................................................. 137
4.4 Комплексное производство метанола-аммиака-карбамида (МАК).............. 140
4.4.1 Расходные коэффициенты синтеза карбамида ......................................... 141
4.4.2 Теоретический выход карбамида ............................................................... 143
4.4.3 Источник углекислого газа ......................................................................... 144
4.4.4 Энергозатраты на регенерацию абсорбента углекислого газа................ 149
4.4.5 Энергозатраты на компримирование углекислого газа для синтеза
карбамида............................................................................................................... 155
4.4.6 Экергетический анализ схем комплексного производства МАК ........... 158
4.5 Экономическая часть ......................................................................................... 162
4.5.1 Экономический эффект комплексных производств МАК ...................... 170
4.5.2 Экономические показатели комплексного производства МАК на основе
синтеза аммиака из продувочного газа............................................................... 180
4.6 Учет выбросов парниковых газов .................................................................... 188
4.6.1 Учет выбросов для производства метанола .............................................. 190
4.6.2 Учет выбросов для производства метанола-аммиака .............................. 192
4.6.3 Учет выбросов для производства метанола-аммиака-карбамида........... 196
Выводы к главе 4...................................................................................................... 200
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ........................................................................................................... 206
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ....................................................................... 208
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ......................................................................................... 216
5
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ............................................................ 217
ПРИЛОЖЕНИЕ А ....................................................................................................... 220
ПРИЛОЖЕНИЕ Б........................................................................................................ 222
ПРИЛОЖЕНИЕ В ....................................................................................................... 225
ПРИЛОЖЕНИЕ Г........................................................................................................ 228
ПРИЛОЖЕНИЕ Д ....................................................................................................... 232
ПРИЛОЖЕНИЕ Е........................................................................................................ 233
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж....................................................................................................... 236
ПРИЛОЖЕНИЕ Й ....................................................................................................... 240
ПРИЛОЖЕНИЕ К ....................................................................................................... 243
ПРИЛОЖЕНИЕ Л ....................................................................................................... 250
ПРИЛОЖЕНИЕ М....................................................................................................... 253
ПРИЛОЖЕНИЕ Н ....................................................................................................... 259
ПРИЛОЖЕНИЕ П ....................................................................................................... 260
ПРИЛОЖЕНИЕ Р........................................................................................................ 261
