第6卷第2期熱科學(xué)與技術(shù)Vol 6 No. 22007年6月Journal of Thermal Science and TechnologyJun.2007文章編號:1671-8097(2007)02-0106-07多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中合成氣一步法制取二甲醚的熱力學(xué)分析段遠源,劉潔(清華大學(xué)熱能工程系熱科學(xué)與動力工程教育部重點實驗室,北京100084)摘要:二甲醚具有良好的物理化學(xué)性質(zhì),市場前景廣闊,合成氣一步法制取工藝因其成本低而受到普遍關(guān)注,而多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)聯(lián)產(chǎn)二甲醚可有效降低初投資,構(gòu)建了合成氣一步法制取二甲醚工藝的化學(xué)平衡計算模型研究了在多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中反應(yīng)溫度、壓力和原料氣配比對二甲醚平衡產(chǎn)率的影響,得到的優(yōu)化溫度為C,壓力為4~6MPa,使得二甲醚平衡產(chǎn)率取極大值的H2/CO<1,對于晉城9#無煙煤產(chǎn)生的合成氣,優(yōu)化H2/CO是0.75~0.8關(guān)鍵詞:二甲醚合成;多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng);熱力學(xué)平衡;溫度;壓力;氫碳比中圖分類號:TK123文獻標識碼:A0引言利用煤炭的整體化可持續(xù)發(fā)展路徑之對于合成氣一步法制取二甲醚的合成條件的二甲醚(CH3OCH3, dimethyl ether,DME)是研究主要依賴低壓甲醇合成的結(jié)論以及小規(guī)模試最簡單的脂肪醚,用途廣泛,近年來二甲醚作為柴驗,受限于試驗條件往往不便于推廣,因此從普油機替代燃料和民用燃料的可行性、經(jīng)濟性和環(huán)適的熱力學(xué)平衡角度分析溫度、壓力和反應(yīng)物配保性得到更加充分的研究,用于燃料用途的二甲比對二甲醚平衡產(chǎn)率的影響很有必要。雖然熱力醚市場前景非常廣闊口學(xué)研究已有一定的成果7,但并沒有對工藝條件二甲醚是重要的甲醇衍生物之一,主要制備提出較完整的選擇依據(jù),尤其基于本文背景的特方法分三種:由甲醇在濃硫酸催化下脫水制取方殊性,研究多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中二甲醚合成的熱力學(xué)平法由于設(shè)備腐蝕、廢酸污染等已被淘汰;甲醇氣相衡及其影響因素就非常重要。脫水法是主流工藝;合成氣一步法直接合成二甲醚的工藝路線引起廣泛重視23.合成氣一步法工1理論分析藝使用煤炭、天然氣等一次能源作為原料,生產(chǎn)成1.1化學(xué)反應(yīng)本低于氣相脫水法,隨著催化劑技術(shù)的進步,合成合成氣一步法制取二甲醚的反應(yīng)體系中的核氣制取二甲醚的選擇性的提高,已具備了一定的心反應(yīng):市場競爭力(。制備合成氣需要較大的初投資,但甲醇合成反應(yīng)CO+2H2→CH3OH(1是耦合一步合成法工藝和煤氣化動力系統(tǒng)可有效CO2+3H2++CH,OH +H,O地減少初投資。多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)正是結(jié)合簡單化合物合成和動力電生產(chǎn)的復(fù)合型能源利用系統(tǒng),它利甲醇脫水反應(yīng)2CH3OH→CH3OCH3+用從單一設(shè)備中產(chǎn)生的合成氣來聯(lián)產(chǎn)多種化工產(chǎn)H2O品、液體燃料、氫氣以及熱和電,不僅可以更有水煤氣變換反應(yīng)CO+H2O→CO2+H2效的實現(xiàn)能量的梯級利用,而且具有優(yōu)秀的環(huán)保效益。基于我國一次能源消費以煤炭為主的國情,中國煤化工HOCH3+CO2以煤氣化為核心的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)是實現(xiàn)高效、清潔CNMHG22;修回日期:2007-0202基金項目優(yōu)秀青年教師教學(xué)科研獎勵計劃資助項目作者簡介1971-),男,教授,博土生導(dǎo)師,主要從事流體熱物性和能量系統(tǒng)優(yōu)化的研第2期段遠源等:多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中合成氣一步法制取二甲醚的熱力學(xué)分析反應(yīng)體系的輸入物流是煤炭氣化得到的清可以根據(jù)下式進行計算:潔合成氣,包括H2、CO、CO2、H2O、N2和Ar,輸出K6=exp(-△°/RT)物流中增加了產(chǎn)物CH3OH和 CH3OCH3,其中N2式中,△G是標準反應(yīng) Gibbs函數(shù)變化,可根據(jù)各和Ar不參加反應(yīng),僅影響系統(tǒng)中反應(yīng)物和產(chǎn)物的物質(zhì)的標準生成焓、絕對熵和理想氣體的比定壓分壓。熱容求得,如將物質(zhì)的比定壓熱容寫成溫度的三根據(jù)物質(zhì)守恒和系統(tǒng)組分的歸一條件,結(jié)合次多項式形式,可得到K°和溫度的關(guān)系如下:獨立反應(yīng)(1)、(2)和(3)的化學(xué)反應(yīng)平衡,就可以nK°=-△G/RT=E+E1T+E2T2+唯一確定狀態(tài)(p,T)時系統(tǒng)中各物質(zhì)的組分濃EsT3+ET-1+ EsInT度本文選取獨立反應(yīng)(1)、(2)和(3)進行計算1.2化學(xué)平衡三個方程的平衡常數(shù)參數(shù)列于表1.式(8)計算的標準平衡常數(shù)定義為結(jié)果,和文獻[6]和[8]比較,平均偏差小于2%,K°=Ⅱ(,/)"=豆E/T,p)衛(wèi)主要的差別來源于選用的熱力學(xué)參數(shù)不同本文(6)的比熱容來自對文獻[9]數(shù)據(jù)的擬合,擬合結(jié)果式中,p°是規(guī)定壓力,f,是混合物中i組元的逸和文獻數(shù)據(jù)的平均偏差小于0.5%,平衡常數(shù)精度,f是組元純凈物處于與混合物相同溫度T度較高。和規(guī)定壓力p時的逸度,根據(jù)化學(xué)平衡原理,K表1三個獨立反應(yīng)的逸度平衡常數(shù)Tab 1 Standard chemical equilibrium constant of three independent chemical reactionEE2InKY22,08074.0913×10-2.7058×10-109.0192×1022.11540.00121.0676×10-6-3.4072X10-104.1486×106.6274InKy9,36400.00251.9478×10-65.3181×10-103.1912×1030.81672數(shù)值計算水煤比(水煤漿)=(水十煤炭水分)/水煤漿總質(zhì)量(11)2.1煤氣化預(yù)測模型經(jīng)過分析,符合氣化爐要求的不同的氧煤比本文基于多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)分析合成氣制取二甲醚和水煤比對出口粗煤氣成分的影響具有普遍的規(guī)的熱力學(xué)平衡及反應(yīng)條件對平衡的影響,因此煤律:恒定水煤比,隨著氧煤比的增加,氧化趨于完氣化單元提供的合成氣是整個數(shù)值計算的基礎(chǔ)。全,H2和CO產(chǎn)量減少,H2/CO降低;恒定氧煤比,作者對氣化爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)做了平衡的基本假設(shè),隨著水煤比的增加,H2產(chǎn)量增加,CO產(chǎn)量減少,構(gòu)建了有代表性的干粉供料的 Shell氣化爐和水H2/CO升高因為煤炭組成中以C元素為主,煤煤漿供料的 Texaco氣化爐的熱力學(xué)平衡模型模氣的H2/CO均小于總包反應(yīng)式(5)要求的H2/CO型預(yù)測值與文獻[10]中的實驗數(shù)據(jù)比較,Shel氣1的化學(xué)計量比。對此,一般有兩種解決方法化爐的合成氣成分平均偏差小于0.26% Texaco一是調(diào)整氣化爐的輸人,限制氧煤比同時提高水合成氣成分平均偏差小于0.84%,為二甲醚原料煤比;二是增加水煤氣變換環(huán)節(jié)提高H2組分濃氣預(yù)測的準確性提供保障。度,并后續(xù)脫碳環(huán)節(jié)降低副產(chǎn)物CO2的摩爾分數(shù)。對于同種煤炭,氣化爐模型中有兩個重要的結(jié)合不同的氣化爐特點,干粉供煤的水煤比一般可調(diào)參數(shù),即氧煤比和水煤比,它們直接影響輸出在0.15以內(nèi),調(diào)整水煤比優(yōu)化H2/CO的程度不煤氣的組分和溫度。定義為足,中國煤化工礎(chǔ)上增加水煤氣氧煤比=氧化劑質(zhì)量/煤炭質(zhì)量(9)變換CNMHG水煤漿供煤的固水煤比(干粉)=(水蒸氣+煤炭水分)/煤炭質(zhì)體質(zhì)量一般為65%~70%,則水煤比可以達到(10)0.35,直接利用水煤比調(diào)整H2CO的方法可行,熱科學(xué)與技術(shù)第6卷雖然可能犧牲部分氣化爐的效率,但免除水煤氣根據(jù)工藝推薦,CO2摩爾分數(shù)控制在5%,表3列變換和脫碳環(huán)節(jié),簡化系統(tǒng),減少投資。出了兩種爐型氣化合成氣的代表性成分。基于2.2二甲醚合成預(yù)測模型步法合成二甲醚的有效工藝條件,本文對210~在二甲醚合成預(yù)測模型中,選用通用化290℃,3~6MPa,以及兩爐型所得氫碳比的各BwRS狀態(tài)方程進行熱力學(xué)參數(shù)的計算。經(jīng)過驗個工況進行了平衡計算,在此基礎(chǔ)上分析溫度、壓證,該狀態(tài)方程計算體系中各組元的密度對實驗力以及反應(yīng)物的配比對二甲醚平衡產(chǎn)率的影響數(shù)據(jù)的最大偏差小于0.6%,尤其對H2和H2O的下面選取具有代表性的計算結(jié)果對各影響因素進密度、剩余焓的計算都明顯優(yōu)于立方型狀態(tài)方程。行分析。通過和文獻[1]的比較,對于CH2OCH3的密度表2山西晉城9無煙煤成分121計算值與實驗值平均偏差約-06%,因此Tab.2 Air-dried componenets of no.9 JinchenBwRS狀態(tài)方程可以保證本文數(shù)值計算的精度anthracite3結(jié)果分析與討論質(zhì)量分數(shù)/%水分本文選用晉城9*煤作為原料進行氣化,空干22.41基組成見表2,產(chǎn)生的合成氣用來生成二甲醚,其2.02中 Texaco爐模型通過調(diào)整水煤比所得原料氫碳比為0.4282~0.5143,Shel妒爐模型結(jié)合水煤氣scHNo0.62變換反應(yīng)和脫碳所得原料氫碳比為0.75~1.1,表3 Texaco爐和 Shell爐氣化合成氣代表性組成(摩爾分數(shù),%)Tab 3 Syngas components generated by typical Texaco and Shell gasifiersc (mol fraction, %Texaco(H2/CO= 0. 514 3)Shell(H2/Co= 0.8)粗煤氣脫硫粗煤氣脫硫水煤氣變換脫碳22.85632.90137.87744.43773.7520.33917.4800.5724.5074.5453.5920.6860.8440.9270.9331.0731.0820.8550.9853.1壓力為4~6MPa。圖1所示為H2/CO=0.8時計算所得二甲醚平衡產(chǎn)率隨壓力變化的曲線:隨著壓力升高,二甲醚的平衡產(chǎn)率增加;同時,產(chǎn)率增加的幅度隨著壓力提高而降低對二甲醚合成的總包反應(yīng),反應(yīng)后體積減小,根據(jù)平衡移動原理可以導(dǎo)出:隨著反應(yīng)體系壓力4432040戶增加,反應(yīng)向右移動,二甲醚平衡產(chǎn)量增加;隨30354045505560657.0著p增加,二甲醚平衡產(chǎn)量的增長速度減慢。與模擬計算得到的結(jié)論是一致的?？紤]到高壓對平衡中國煤化工玉力變化的促進以及促進作用隨壓力升高而減弱,再結(jié)合CNMHG高壓反應(yīng)器的成本也隨著壓力升高而增加,因此Y本文推薦的合成氣一步法制取二甲醚的反應(yīng)壓力第2期段遠源等:多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中合成氣一步法制取二甲醚的熱力學(xué)分析3.2溫度a(lnK°)>0(13)圖2所示為氫碳比H2/CO=0.8時二甲醚平anK")1<0,m衡產(chǎn)率隨溫度變化的曲線:隨著溫度升高,二甲醚則隨著溫度增加,二甲醚平衡產(chǎn)率降低,且減的平衡產(chǎn)率減少。固定壓力和氫碳比,隨著溫度增少量增加然而,結(jié)合二甲醚合成雙功能催化劑的加,二甲醚平衡產(chǎn)率減小的幅度增大?；罨瘻囟认拗?尤其甲醇脫水催化劑的活性溫度般較高,因此本文推薦的合成氣一步法制取二P/MP甲醚的反應(yīng)溫度為220~260℃5050503.3原料氣配比原料氣配比的優(yōu)化對二甲醚合成有非常重要的意義,尤其本文基于多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)氣化裝置得到的原料氣成分復(fù)雜,對二甲醚合成平衡的影響復(fù)雜,因此本文基于優(yōu)化的溫度和壓力范圍,對平衡200220240260280300320受原料氣配比影響進行分析。3.3.1純CO和H2原料氣圖2二甲醚平衡產(chǎn)率隨溫度變化Fig 2 Effect of reaction當(dāng)原料氣中不含H2O,可以主要通過總包反應(yīng)的物質(zhì)關(guān)系衡量二甲醚的平衡產(chǎn)率。當(dāng)系統(tǒng)的根據(jù)van'tHof等壓式,帶入各物質(zhì)熱力學(xué)溫度和壓力恒定時,根據(jù)化學(xué)計量比可知,二甲醚參數(shù),可得合成的H2/CO優(yōu)化值為1。[“],-=2%x1+=15320+本文在滿足了工藝的基本要求下,計算了CO=0.88~1.5的純CO和H2原料氣合成0.0131-3.5761×107+二甲醚的熱力學(xué)平衡,圖3(a)和(b)所示為數(shù)值1.8236×10(12)計算結(jié)果:對于任一組確定的溫度和壓力條件計算可得甲醚平衡產(chǎn)率均在H2/CO=1時取得極值。一4.080910111.213141516809101.11.21314151.6Hy/CO(a)t=230圖3二甲醚平衡產(chǎn)率與H2/CO、壓力和溫度的關(guān)系Fig 3 Effects of H,/CO and reaction pressure and temperature on equilibrium yield of DME3.3.2CO2的初始摩爾分數(shù)爾分數(shù)增高而減少。對于無水的原料氣,CO2的初始摩爾分數(shù)也3.3.3H2O的初始摩爾分數(shù)可能影響系統(tǒng)的平衡圖4所示為4MPa、230℃對于氣化直接得到的原料氣,一般均會含有時的一組典型結(jié)果,可見,CO2的初始摩爾分數(shù)的定量的水分,H2O的初始摩爾分數(shù)也會影響系增加會導(dǎo)致二甲醚平衡產(chǎn)率下降但是并不影響統(tǒng)的中國煤化工,固定CO2的初此壓力、溫度下二甲醚平衡產(chǎn)率取得極值的始摩CNMH(初始摩爾分數(shù)H2/CO因此,無水原料氣合成二甲醚的平衡產(chǎn)率從0~5%變化對二甲醚平衡產(chǎn)率的影響圖5所在H2CO=1時取得極大值,并隨著CO2的初摩示為4MPa、230℃的一組典型結(jié)果。110熱科學(xué)與技術(shù)但是也可通過水煤氣變換生成H2,促進甲醇合y(H-O)%43342會9成進而促進二甲醚合成。因此,H2O的初摩爾分數(shù)對系統(tǒng)平衡的影響比較復(fù)雜。數(shù)值模擬的結(jié)果表明:原料氣含水時,二甲醚平衡產(chǎn)率降低,且改變了平衡產(chǎn)率隨氫碳比變化的規(guī)律;隨著H2O的2m=4Ma=20℃初摩爾分數(shù)增大,促使二甲醚平衡產(chǎn)率極大值對應(yīng)的H2/CO減小。0809101.11.213141516Hy/CO3.3.4煤基合成氣的組成圖4二甲醚平衡產(chǎn)率與氫碳比和CO2的初聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)氣化裝置的產(chǎn)氣,在經(jīng)歷了水煤摩爾分數(shù)的關(guān)系氣變換環(huán)節(jié)后一般不附加降溫環(huán)節(jié)脫水,因此合Fig4 Effects of H2/CO and initial concentration成氣中含有相當(dāng)數(shù)量的水分。煤基合成氣所含水of CO2 on equilibrium yield of DME分是由水煤氣變換環(huán)節(jié)直接計算得到的,隨著調(diào)節(jié)后氫碳比升高,要求加入的水量增加,假設(shè)水煤W(H,O)%氣變換反應(yīng)程度相同,調(diào)整后的反應(yīng)物氣流中含水量增加,即隨著H2/CO增加,水分含量也增加。y一-0-JE可以預(yù)見:二甲醚平衡產(chǎn)率下降,且二甲醚平衡產(chǎn)率極大值對應(yīng)的H2/CO小于1圖6(a)和(b)展示了二甲醚平衡產(chǎn)率隨著調(diào)P=4MPa,F230℃vy節(jié)后氫碳比和溫度、壓力的變化關(guān)系。由圖6可0820知,反應(yīng)狀態(tài)確定時,二甲醚平衡產(chǎn)率在調(diào)節(jié)氫碳Hy/CO圖5二甲醚平衡產(chǎn)率與氫碳比和H2O的初比在0.75~0.8時取得極值;此時,溫度和壓力對平衡產(chǎn)率隨氫碳比的變化影響都較小摩爾分數(shù)的關(guān)系Fig. 5 Effects of H2/CO and initial concentration對于多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)而言,合成二甲醚的原料氣of H,O on equilibrium yield of DME含有相對較高的水分,因此常規(guī)討論的H2/CO分析可知,雖然總包反應(yīng)不含水,但是水參熱力學(xué)優(yōu)化并不適用于多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),對于二甲醚與了體系中甲醇脫水反應(yīng)(3)和水煤氣變換反應(yīng)衡產(chǎn)率的優(yōu)化,需要的H2CO將小于1,具體的(4):水的摩爾分數(shù)增加會阻滯甲醇脫水的程度;數(shù)值需要經(jīng)過進一步的分析確定。0708091.01.1121.3141.51.6070809101.1121.3141516H,/COH/CO(a)P=4 MPa(b)t=230℃圖6二甲醚平衡產(chǎn)率與氫碳比、溫度和壓力的關(guān)系Fig 6 Effects of H,/Co and reaction temperature and pressure on equilibrium yield of DME計算表明,以上的分析同樣適用于 Texaco爐率隨中國煤化工而顯著降低的現(xiàn)產(chǎn)生的合成氣。為了增大氫碳比,加入的水量增象。CNMHG加,合成氣中的CO2初始摩爾分數(shù)和H2O初始摩3.4琳爾分數(shù)都大幅度提高,從而表現(xiàn)出二甲醚平衡產(chǎn)本文中對于二甲醚合成條件的優(yōu)化計算基于第2期段遠源等:多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中合成氣一步法制取二甲醚的熱力學(xué)分析晉城9無煙煤,但是對于其他的煤種有廣泛的適2002. (in Chinese)用性。主要是因為氣化煤的計算模型取決于煤炭3]謝光全,解閔,天然氣制二甲醚的經(jīng)濟評價[石的空干基成分(煤炭的熱值也是通過空干基估計油與天然氣化工,2001,30(5):221-225.的),即使模擬的結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)間存在少許偏XIE Guang-quan, XIE Min. Technical and差,也并不影響后續(xù)的討論。尤其在本文的煤氣化economical assessment of dimethyl ether production模型中,將煤炭內(nèi)的水分考慮在可調(diào)參數(shù)水煤比from natural gas [J]. Chem Eng of Oil and Gas2001,30(5):221-224.( in Chinese)中,可以非常有效的處理煤炭種類的差異。而本文[4] GE Qing-jie, HUANG You-mei, Qiu Fengyan, et在研究二甲醚合成平衡受到溫度、壓力和原料氣al. New bifunctional catalyst for direct synthesis of配比影響時,是基于合成氣的組分進行數(shù)值模擬dimethyl ether [] J Nat Gas Chem, 1999, 8(4)的,并不直接依賴于煤炭,而且研究中輔以熱力學(xué)280-285平衡機理的論證,具有普適性因此對于不同的煤[5 WILLIAMS R H. Overview of polygeneration based種,優(yōu)化工藝的具體數(shù)值可能略有差別,但是變化on Or-blown gasification [C]. Int Workshop on規(guī)律都遵循本文的研究結(jié)果。Polygeneration Strategies Based on O2-BlownGasi fication, Beijing, 2000.結(jié)論[6]張海濤,曹發(fā)海,劉殿華,等.合成氣直接合成二甲醚本文主要依據(jù)化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)平衡原理與甲醇的熱力學(xué)分析[J].華東理工大學(xué)學(xué)報,2001,研究了合成氣一步法制取二甲醚的熱力學(xué)平衡27(2):198-201ZHANG Hai-tao, CAO Fa-hai, LIU Dian-hua, et得到以下的結(jié)論:1)構(gòu)建了合成氣一步法制取二甲醚的熱力dimethyl ether and methanol from synthesis gas [J]學(xué)平衡模型,具有較準確的預(yù)測性;J of east China of Sci and Tech, 2001, 27(2)2)分析了反應(yīng)條件,包括溫度、壓力和原料氣配比,對二甲醚合成平衡產(chǎn)率的影響:二甲醚平[7門賈廣信,譚綺生,韓怡卓,二甲醚合成過程的熱力學(xué)衡產(chǎn)率隨溫度降低和壓力升高而增加,優(yōu)化溫度分析[].煤炭轉(zhuǎn)化,2005,28(1):92-96.為220~260℃C,壓力為4~6MPa。H2CO小于JIA Guang-xin, Tan Yi-sheng, HAn Yi-zhuo優(yōu)化值時,該產(chǎn)率隨H2/CO增大而增加,H2/COThermodynamic analysis of dimethyl ether synthesis大于優(yōu)化值時,該產(chǎn)率隨H2/CO增大而減少from syngas [J]. Cool Conversion, 2005, 28(1):3)著重研究了多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中煤基合成氣配92-96. (in Chinese)比對于二甲醚合成平衡的影響優(yōu)化H2/CO<1,[8]宋維墻,朱炳辰,駱贊棒,等.應(yīng)用 SHBWR狀態(tài)方程計算加壓下甲醇合成的反應(yīng)熱和平衡常數(shù)[J].華東對于晉城9“煤為0.75~0.8,揭示了多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)化工學(xué)院學(xué)報,1981,11(1):11-24中合成二甲醚的特殊性,對原料氣配比的優(yōu)化提SONG Wei-duan, ZHU Bing-chen, LUO Zan-chun出了建議et al. Use SHBWR (EOS) to calculate methanol參考文獻( References)synthesis reaction heat and equilibrium constant [J]J East China Inst Chem Eng, 1981, 11(1):11-24.[1]應(yīng)衛(wèi)勇,曹發(fā)海,房鼎業(yè),碳一化工主要產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)[M]北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004.[9] CHASE M W. NIST-JANAF thermochemical tablesYING Wei-yong, CAO Fa-hai, FANG Ding-ye[Z]. Washing: Am. Chem. Soc., 1998The synthesis technologies for main product of [10] SIMBECK D R, KORENS N, BIASCA F E, et aL.mono-carbon chemical chemistry [M]. Beijing:Coal gasification guidebook: status, applications,Chem. Eng. Press, 2004. (in Chinese)「Z1「s.1.1. Flectric Power Res[2]謝克昌,李忠,甲醇及其衍生物[M].北京:化學(xué)中國煤化工工業(yè)出版社,2002[1]CNMHG實驗系統(tǒng)的研制及XIE Ke-chang, LI Zhong. Methanol and its甲醚熱物理性質(zhì)的研究[D]西安:西安交通大ramification [M]. Beijing: Chem. Eng. Press112熱科學(xué)與技術(shù)第6卷U Jiang-tao.new計劃項目研究報告.北京:清華大學(xué),2000thermophysical properties measurement system andWANG Tian-jiao, WANG Zhe, MA Lin-wei, et alesearch of thermophysical properties of dimethylModeling and simulation of IGCC power generationether [D]. Xi'an: Xi'an Jiaotong Ursystems [R]. Re port for State Key NinthChinese)Five-Year-Plan Project. Beijing: Tsinghua Univ[12]王天驕,王哲,麻林巍,等.IGCC發(fā)電系統(tǒng)動彈特2000. (in Chinese)性建模及仿真實驗研究[R].“九五”國家科技攻關(guān)Thermodynamic optimization of dimethyl ether synthesis fromsyngas in polygeneration systemsDUAN Yuan-yuan, LIUKey Lab. for Therm. Sci. and Power Eng. of MOE, Dept. of ThermTsinghua UnivAbstract: Dimethyl ether (DME) has a great market potential because of its abundant physical andchemical properties. The one-through process of DME synthesis from syngas is of great importancedue to its low capital cost. A thermodynamic equilibrium model was developed to simulate thesynthesis process. Based on the model, the effects of temperature, pressure and the stock gas on thesystem performance were studied. The optimized results show that temperature is 220 260 Cpressure is 4-6 MPa. The equilibrium yield of DME reaches the maximum when H2/CO <1especially for the syngas converted from Jincheng No. 9 anthracite, the H2/CO should be 0.75-0.8.Key words: dimethyl ether synthesis; polygeneration system; thermodynamic optimization;temperature; pressure; H2/CO中國煤化工CNMHG