二氧化碳加氢合成甲醇工艺设计与性能评价OA

CO_(2)加氢合成甲醇工艺既能实现CO_(2)的资源化利用,还可将波动性、间歇性的风光电转化为易于储运的甲醇,实现长周期储能。该工艺通常包括CO_(2)捕集、电解水制氢和甲醇合成三个子系统,为了研究三个子系统的耦合特性与工艺性能间的构效关系,采用多参数协同调控实现CO_(2)加氢合成甲醇工艺的优化设计。首先,在Aspen Plus软件中建立各子系统的模型,并进行模型准确性验证。然后,采用最优拉丁超立方抽样方法,批量计算得到不同决策变量组合下工艺能量消耗和甲醇产量模拟数据;利用响应面方法构建目标函数与决策变量之间的对应关系;运用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对甲醇产量和工艺能耗进行多目标优化;最后,以能量效率和年总成本(TAC)为指标对CO_(2)加氢合成甲醇工艺进行技术经济性能评价。结果表明:经多目标优化权衡,甲醇产量为1477.03 kg/h,工艺能耗为40.44 MW,全局能量集成后工艺能量效率从40.17%提升至51.98%;当电价低至0.10 CNY/kWh时,项目投资回收期缩短至3.25 a,TAC为1743.54 CNY/t。该研究对于CO_(2)加氢合成甲醇工艺设计和优化具有重要的指导意义。