【摘 要】
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甲醇是重要的能源与化工原料。近年来,甲醇的需求量不断增加,研究甲醇的合成工艺有重要的工业应用意义。甲醇生产的方法较多,天然气重整制甲醇是其中主要工艺之一,该工艺主要由合成气制备、甲醇合成与精馏精制等步骤组成。以天然气为原料合成甲醇,合成气中氢碳比接近3,大于合成甲醇所需的2.05,氢气相对富裕。为提高氢气利用率,出现多种补加二氧化碳的甲醇合成工艺,如甲烷蒸汽转化（SMR）炉后补碳工艺、SMR炉前补
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甲醇是重要的能源与化工原料。近年来,甲醇的需求量不断增加,研究甲醇的合成工艺有重要的工业应用意义。甲醇生产的方法较多,天然气重整制甲醇是其中主要工艺之一,该工艺主要由合成气制备、甲醇合成与精馏精制等步骤组成。以天然气为原料合成甲醇,合成气中氢碳比接近3,大于合成甲醇所需的2.05,氢气相对富裕。为提高氢气利用率,出现多种补加二氧化碳的甲醇合成工艺,如甲烷蒸汽转化（SMR）炉后补碳工艺、SMR炉前补碳工艺和甲烷蒸汽转化结合二氧化碳甲烷重整（SMR-DMR）一补碳工艺等。对比分析不同的甲醇合成工艺,本文提出一种结合SMR-DMR,并分别在甲烷蒸汽转化炉前、二氧化碳甲烷重整转化炉后和循环气处补碳的三补二氧化碳甲醇合成工艺,在过程模拟基础上,进行了多目标优化和换热网络的优化设计。根据模拟计算数据,对比SMR炉前、SMR炉后补碳工艺、SMR-DMR联合补碳工艺发现,三补二氧化碳甲醇合成工艺能显著减少能量消耗和二氧化碳排放量。此外,通过对上述几种甲醇工艺进行了（火用）分析,三补二氧化碳甲醇合成工艺还能大幅度减少（火用）损失。基于（火用）分析结果,利用软件Aspen Energy Analyzer（AEA）进行换热网络设计对三补二氧化碳甲醇合成工艺过程中热量进行回收利用。结果表明,换热后的工艺所需的能量要比换热前工艺所需能量要少50.8%。与换热前工艺相比,换热后的系统（火用）损失降低63.5%,且总资本投资要比换热前工艺的总资本投资要低约17.6%。本课题利用多目标优化、（火用）分析和换热网络等手段对三补二氧化碳甲醇合成工艺进行了节能优化设计,研究结果对甲醇生产企业的优化生产有一定的理论指导意义。
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