煤气化工艺论文范文

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2.王老赏周永明世家剪纸公司简介

周永明世家剪纸公司位于河北省张家口市蔚县南张庄，是一所有限责任公司。周永明世家剪纸公司历史悠久，在蔚县剪纸产业中拥有特殊的地位。1979年，周广之父，蔚县剪纸艺术大家王老赏的唯一弟子周永明建立了中国农村改革开放以来蔚县第一家剪纸作坊，1985年周永明世家剪纸厂正式注册，即为王老赏周永明世家剪纸公司前身。董事长周广是周永明长子，是当代蔚县剪纸界重要代表人物之一，首届河北省民俗文化十佳人物之一，首届河北省民俗文化十佳人物之一，首届河北省民俗文化十佳人物之一，张家口市拔尖人才之一，中国民间文艺家协会会员，联合国教科文组织授予的中国民间美术家，张家口市第十一届人大代表。公司为家族性企业，分为设计，生产和销售三个部门，结构简单，合作紧密，分工明确。员工约有150人，人数不固定，工资采用计件制结算方式，1000至3000元不等。公司几乎没有现代办公设备。周永明世家剪纸公司具有较强的典型性，是蔚县众多剪纸企业的代表。

3.SWOT分析

3.1优势条件（strength）

企业拥有较高的美誉度。由于企业发展源于蔚县剪纸杰出大家王老赏唯一弟子周永明所建的周永明世家剪纸厂，故企业在蔚县剪纸行业内拥有特殊的地位。企业的剪纸产品品质优良且与时俱进，深得国内外顾客的喜爱。企业拥有较强的自主创新能力。周广先生是当代剪纸艺术大师，是联合国教科文组织授予的中国民间美术家，代表作有《八仙》、《北大百年校庆系列剪纸纪念品》等，其作品在全国性比赛上多次获奖，其事迹选入《2000年中国风杰出人物特集》，1998年上半年，周广、周淑英兄妹剪纸在美国尼加拉大学展出。企业接受部分顾客的来样加工，来稿加工和创意加工订单。企业有较好的发展历史条件。由于1979年周永明建立了中国农村改革开放以来蔚县第一家剪纸作坊，1985年周永明世家剪纸厂正式注册，即为王老赏周永明世家剪纸公司前身。相比于蔚县其他剪纸企业，历史悠久，地位重要。企业拥有“王老赏”商标专利。公司及时前往北京注册了“王老赏”商标专利。并且“王老赏”商标专利拥有其自身的独特的文化内涵，和其他剪纸企业相比据有较为明显的比较优势。企业开展积极开展校地合作。目前企业和南京大学艺术与创意学院展开合作，即将建立南京大学的艺术与创意学院实习基地。河北科技大学副校长亲自邀请周广先生前往学校授课。同时，许多学校争相与企业在各个方面展开合作。企业领导具有一定的社会影响力。周广先生与其兄弟姐妹合称“剪纸七杰”，其中二妹周淑英现为中央美术学院客座教授。周广先生曾担任张家口市第十一届人大代表，多次担任县人大代表和政协委员。作为当代著名的剪纸艺术大师，周广先生多次参加国际级剪纸艺术展览，剪纸文化活动，享有极高的声誉。

3.2弱势条件（weakness）

营销手段陈旧，有限。目前蔚县的营销方式主要是电话订购或者上门订购，未能采取网络营销手段。营销企业没有中间商，也没有开设区域性的销售中心，产品通过第三方物流系统送到客户手里。部分产品只能通过中间介绍人获取更大的客户市场。专业人才缺乏。企业的人才缺乏既是制约企业发展直接因素，也是根本因素。企业既缺乏普通的剪纸工人也缺乏高端的剪纸艺术家，更缺乏企业管理人才，特别是文化企业专业人才。宣传方式有限，在全国范围内缺乏知名度。蔚县剪纸产业的宣传方式主要有以下几种：一是蔚县政府对剪纸产品的整体宣传，二是央视等媒体对蔚县剪纸文化产业的整体宣传，三是通过各种展览进行宣传。但前两者是对“蔚县剪纸”的宣传而非企业宣传，第三者则是通过展出者既高端艺术家来带动企业和产品的宣传。三者都不是对产品、品牌、企业的直接宣传。故而收效有限，使企业具有较高美誉度但缺乏知名度。缺乏现代管理思想、制度、设备。企业的运作流程落后，企业结构简单，缺乏现代化信息设备和生产设备。

3.3机会条件（opportunity）

国家政策的进一步扶持。2012年《文化部“十二五”时期文化改革发展规划》和《文化部“十二五”时期文化产业倍增计划》的出台，给予小微文化企业进一步的的政策支持，在宏观层面给创造有利于企业发展的良好氛围。地方政府的政策支持。政府一年可给予企业几十万的资金支持，政府宣传单位帮助其进行宣传，同时在土地政策，财税政策等方面给予大力支持。国家经济发展，国民文化需求进一步增加。随着国家经济发展，教育的发展，国民的文化素质进一步提高，文化需求进一步增加，剪纸产品的需求也进一步增加。紧邻全国文化中心北京，有较多的发展机会。北京是全国文化中心，也是全国的文化产业中心，辐射带动作用强。同时，北京也是国际文化产品市场的窗口，为剪纸艺术品国际文化贸易提供可能。蔚县文化旅游产业发展的促进。蔚县拥有“空中草原”、“小五台山”等文化旅游资源，文化旅游业的发展增加了蔚县剪纸的市场。

3.4威胁条件（threat）

剪纸产业链尚待开发。目前剪纸产业仅停留于原始产品阶段，剪纸周边产品，剪纸文化旅游等产品开发尚处于起始阶段。剪纸产业后备人才不足。原因如下：首先，剪纸艺术教育和剪纸艺人培养依旧采取学徒工这一落后的方式，剪纸艺术学校的建立正在商讨中。其次，剪纸艺术未能有效的传播推广。最后，对于剪纸艺术企业管理，剪纸艺术产业研究等专业技术人才明显不足。信息化文化企业发展和社会科技迅速进步。蔚县科技落后，社会观念落后，缺乏专业人力资源，剪纸产业难以跟上社会发展和时代进步。部分竞争对手发展较好。部分竞争对手建立了自己的网页，采用了先进技术，发展情况良好，发展势头迅猛。

4.基于SWOT分析的对策建议

4.1S-W对策

4.1.1充分利用各种条件，加强企业公共关系建设4.1.2进一步扩大校企合作，学习现代企业管理思想4.1.3引进、培育相关人才，购置现代管理设备4.1.4利用企业美誉度和良好的顾客关系拓宽销售途径

4.2S-T对策

4.2.1基于自身较强的自主创新能力，延长剪纸产业链，开发剪纸周边产品4.2.2加快企业现代化建设，紧跟科技进步步伐，充分利用网络技术和网络资源4.2.3积极进行政企互动，推动蔚县剪纸产业聚集区的建设和发展

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1.我国煤制气发展前景

煤制气项目是以煤炭为主要原料生产化工和能源产品，传统煤化工主要包括合成氨、甲醇、焦炭和电石四种产品，现代煤制气是指替代石油或石油化工的产品，目前主要包括煤制油、煤制烯烃、二甲醚、煤制天然气等。煤制气是非石油路线生产替代石油产品的一个有效途径。从有关资料看，煤制气的能源转化效率较高，比用煤生产甲醇等其他产品高约13%，比直接液化高约8%，比间接液化项目高约18%。

煤制气前景看好，相对于传统煤化工已经日益明显的“夕阳”特征，而在材料和燃料两个新型煤化工发展方向上，煤质烯烃和煤质乙二醇等煤基材料的发展前景要好于煤制油等新型煤基清洁能源的煤基燃料方向。

2.煤制天然气概述

煤制天然气是以煤为原料，采用气化、净化和甲烷化技术制取的合成天然气。天然气（natural gas）又称油田气、石油气、石油伴生气。开采石油时，只有气体称为天然气；石油和石油气，这个石油气称为油田气或称石油伴生气。天然气的化学组成及其理化特性因地而异，主要成分是甲烷，还含有少量乙烷、丁烷、戊烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢等。无硫化氢时为无色无臭易燃易爆气体，密度多在0.6～0.8g/cm3，比空气轻。通常将含甲烷高于90%的称为干气，含甲烷低于90%的称为湿气。天然气是一种优质、清洁能源，煤制天然气的耗水量在煤化工行业中是相对较少，而转化效率又相对较高，因此，与耗水量较大的煤制油相比具有明显的优势。此外，煤制天然气过程中利用的水中不存在有无污染物质，对环境的影响也较小。

3.煤制天然气工艺流程

煤制SNG可以高效清洁地利用我国较为丰富的煤炭资源，尤其是劣质煤炭；还可利用生物质资源，拓展生物质的利用形式，来生产国内能源短缺的天然气，然后并入现有的天然气长输管网；再利用已有的天然气管道和NGCC电厂，在冬天供暖期间，将生产的代用天然气供给工业和用作为燃料用于供暖；在夏天用电高峰时，部分代用天然气用于发电；在非高峰时期，可以转变为LNG以作战略储备；从而省去了新建燃煤电厂或改建IGCC电厂的投资和建立铁路等基础设施的费用，并保证了天然气供应的渠道和实现了CO2的减排。由此可见，煤制SNG是一举数得的有效措施，有望成为未来劣质煤炭资源和生物质资源等综合利用的发展方向。本文以某厂煤制SNG项目为例，首先对总工艺流程进行了简要描述，并对其中甲烷化技术进行了介绍。其次对流程进行了模拟计算，得出客观可靠数据。最后对煤制SNG在节能减排方面的优势进行了分析。

3.1工艺简介

煤制SNG技术是利用褐煤等劣质煤炭，通过煤气化、一氧化碳变换、酸性气体脱除、高甲烷化工艺来生产代用天然气。本文所研究项目的工艺流程如图1所示，其中气化采用BGL技术，并配有空分装置和硫回收装置。主要流程为：原煤经过备煤单元处理后，经煤锁送入气化炉。蒸汽和来自空分的氧气作为气化剂从气化炉下部喷入。在气化炉内煤和气化剂逆流接触，煤经过干燥、干馏和气化、氧化后，生成粗合成气。粗合成气的主要组成为氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、硫化氢、油和高级烃，粗合成气经急冷和洗涤后送入变换单元。

粗合成气经过部分变换和工艺废热回收后进入酸性气体脱除单元。粗合成气经酸性气体脱除单元脱除硫化氢和二氧化碳及其它杂质后送入甲烷化单元。在甲烷化单元内，原料气经预热后送入硫保护反应器，脱硫后依次进入后续甲烷化反应器进行甲烷化反应，得到合格的天然气产品，再经压缩干燥后送入天然气管网。

图1 煤制SNG总工艺流程示意图

3.2甲烷化技术

煤制SNG工艺流程中主要包括煤气化、变换、酸性气体脱除、甲烷化等工艺技术，其中高甲烷化技术为关键技术之一。

3.2.1托普索甲烷化技术

丹麦托普索公司开发甲烷化技术可以追溯至20世纪 70年代后期，该工艺已经在半商业规模的不同装置中得到证明，在真实工业状态下生产200m3/h～3000m3/h的SNG。在TREMPTM工艺中，反应在绝热条件下进行。反应产生的热量导致了很高的升，通过循环来控制第一甲烷化反应器的度。TREMPTM工艺一般有三个反应器，第二和第三绝热反应器可用一个沸水反应器（BWR）代替，虽投资较高，但能够解决空间有限问题。另外，在有些情况下，采用四个绝热反应器是一种优化选择，而在有些条件下，使用一个喷射器代替循环压缩机。除了核心技术外，因为生产甲烷的过程要放出大量的热量，如何利用和回收甲烷化热量是这项技术的关键。托普索工艺可以将这些热量再次利用，在生产天然气的同时，产出高压过热蒸汽。

3.2.2 Davy甲烷化技术

20世纪90年代末期，Davy工艺技术公司获得了将CRG技术对外转让许可的专有权，并进一步开发了 CRG技术和最新版催化剂。Davy甲烷化工艺技术除具有托普索TREMPTM工艺可产出高压过热蒸汽和高品质天然气特点外，还具有如下特点：催化剂具有变换功能，合成气不需要调节H/C比，转化率高。催化剂使用范围很宽，在230℃～700℃范围内都具有很高且稳定的活性。

3.2.3鲁奇甲烷化技术

鲁奇甲烷化技术首先由鲁奇公司、南非沙索公司在20世纪70年代开始在两个半工业化实验厂进行试验，证明了煤气进行甲烷化可制取合格的天然气，其中CO转化率可达100%，CO2转化率可达98%，产品甲烷含量可达95%，低热值达8500kcal/Nm3，完全满足生产天然气的需求。

4.总结

煤制气项目对工业快速发展具有一定的必要性；对于人们生活质量的提高也具有重要的意义。特别是煤制天然气项目，它具有广阔的发展空间和光明的发展前景。从技术上说：煤制气技术中，KBR制氨技术效率高而且环保，在煤制天然气技术上我国也有所突破。随着市场油价的增长，煤制天然气发展空间很大，同时国家政策又给予有利的鞭策及支持，这使煤制气更“健康而茁壮成长”例如：2010年6月，国家发改委《关于规范煤制天然气产业发展有关事项的通知》，进一步加强对煤制天然气产业的规范和引导，促进煤制天然气行业健康发展。所以发展煤化工的煤制气项目具有发展前景。

【参考文献】

[1]钱伯章，朱建芳.煤化工发展中的前景与问题[J].西部煤化工，2008，（2）

[2]王永炜.中国煤炭资源分布现状和远景预测[J].煤，2007，（05）.

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关键词： 煤化工工艺学；教学；体会

Key words： coal chemical technology；teaching；experience

中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）02-0238-02

0 引言

《煤化工工艺学》是煤化工专业的专业必修课，煤化工专业在我校是属于化学工程与工艺专业的一个方向。为了顺应国家大力发展煤化工产业的大战略，培养煤化工专业的应用型人才迫在眉睫。而只有学懂《煤化工工艺学》，才能基本了解煤化工专业的实质内涵。《煤化工工艺学》课程的主要内容包含：煤的低温干馏、炼焦、炼焦化学产品的回收与精制、煤的气化、煤的液化、煤的碳素化、煤化工生产的污染与防治，内容涉猎了煤的绝大部分转化原理、工艺及其方法。通过本书的学习，可以使学生获得专业基本知识，具备在专业生产第一线工作的基本能力。所以教授好这门课程，并且使学生获得必要的收效显得尤为重要。

《煤化工工艺学》是一门以应用为主的专业技术课，学生学起来比较抽象难懂，因此比较科学而易懂的讲授方法，才能够与学生引起共鸣，达到较好的收效。这门课程的基础课是《煤化学》、《有机化学》、《化工原理》、《物理化学》等，作者本人讲授《化工原理》和《煤化学》课程多年，同时结合自己多年的生产实践经验，在驾驭这门课程方面谈一下自己的教学体会。

1 合理分配课时，顺应人才需求

我校引用的《煤化工工艺学》教材是大连理工大学郭树才老师编写的，建议课时80学时。而我校在教学计划中规定课时是128学时，大三下80学时，大四上48学时，因此在分配教学内容时，笔者将煤的低温干馏、炼焦、焦化产品回收与精制三大部分放在大三下的80学时里，把煤的气化、煤的液化、煤的碳素化、煤化工生产的污染与防治放在大四上。这样分配的优点在于：大三下的内容主要是传统煤化工的精髓，学生利用较多的学时理解、消化、吸收；大四上的内容主要是新型煤化工的知识，并且是传统煤化工与石油化工的交汇。从我校的特色办学里可知，我校的煤化工专业既保留了煤化工专业的特色，又吸收了石油加工专业的营养，具有大化工的优势。同时，由于国内现在煤化工的开发利用重点在煤气化、煤液化以及煤制天然气等方面，所以把新型煤化工知识放在这个学期学习，可以使参加应聘的同学很容易回忆起所学过的东西，面试时更有自信。

2 内容详略有当，紧跟学科前沿

郭树才老师的《煤化工工艺学》是按照80学时的课程来设计的，我们拆开来讲解，如果只理解课本上的知识远远不能满足教学需求，因此，必须依托课本，适度引进《炼焦工艺学》、《煤化学产品工艺学》、《煤炭气化工程》、《煤炭直接液化》、《煤炭间接液化》、《煤基醇醚燃料》、《煤化工过程中的污染与控制》等相关教学内容，才能达到既使课堂内容饱满，又使学生了解学科前沿，了解新装置、新技术、新工艺的发展动态，具有对新装备、新技术、新工艺、新方法理解、运用和掌握的初步能力。

比如在第一章，煤炭的低温干馏内容里，实质重点是煤的低温干馏和中温干馏的基本原理、工艺过程、主要设备以及主要技术，为第二章煤的高温干馏做足了铺垫。在讲解的过程中，笔者就结合国内的央企大唐国际比较成熟的“褐煤提质工艺”，以及《煤化学》教材中讲到的相关煤的基本性质与工艺性质来做适当重点讲解，这样，既使学生回顾起来《煤化学》课本上的基本重点知识，又使学生了解了煤低温干馏工艺的风向标，既满足了学生的专业好奇，又为未来就业打下良好基础。在第二章炼焦内容里，大量引进《炼焦工艺学》的基本原理、工艺过程、国内外主要焦炉类型、焦化工艺等的主要内容，同时也结合国内鞍山焦耐院与化六院开发并且使用的各类大型焦炉，展开评价，既使学生把握了煤的高温干馏的基本知识，也使学生认识到了煤焦化的瓶颈以及突破的入口，为未来煤高温干馏的技术研发打下深厚的基础。在第三章炼焦化学产品回收与精制一章，除了详细讲解煤气净化过程中如何提取并且回收重要的化学产品，同时也就目前比较看好的苯加氢工艺，以及煤焦油加氢工艺做了必要的阐述。使学生了解了课本知识的同时，也较好的把握了国内煤化工专业动态，为自己选择专业方向做好了准备。在第四章以后的煤炭气化、煤炭液化等新型煤化工知识方面，更是结合国内现在的煤化工产业动态，在讲解气化原理、气化设备、气化工艺的同时，结合本人对欧洲煤化工技术的考察，把学生引进以煤气化为基础的碳一化工领域，使学生对未来煤化工发展的大战略有了初步的思考，并对就业有了更深刻的认识。在煤化工产业的背后，实质是大量的能耗、大量的污染，如何解决，必须要使学生了解污染产生的主要环节，污染物的主要类型，针对不同性质的污染如何在生产的初、中、末，采用必要的技术消除。因此，学生在学习知识的同时，也知道了自己的专业不仅可以去煤化工行业去就业，也可以去环保、能源动力方面去就业，拓展了思维，开阔了眼界。

3 教学方法灵活，学科联系紧密，学生互动加强

在《煤化工工艺学》的教学过程中，如果仅仅是循规蹈矩地一味去讲解，学生会觉得枯燥、晦涩、难以进入模型。因此，教学方法的灵活多变可以促进学生的理解。

首先采用比拟的授课方式，为学生建立立体的图形，使学生对设备及工艺加深认识。比如在讲解煤加工的设备时，我们习惯称“炉子”，使学生与家庭里常见的火炉联系起来，建立形象化的模型，然后，把模型拆开来，逐一再理顺，大家就对设备有了直观的认识。然后又把“炉子”与化工生产中的“反应器”联系起来，大家就知道了在不同的领域，设备的叫法有所不同，但是原理基本相似；再就是在焦炉的认识过程中，我把学生坐的桌子和椅子分别形象地比拟成“炭化室”和“燃烧室”，使大家直观地对焦炉建立起了立体的印象，然后再把成焦过程中模型分解开来画在黑板上，大家就很直观地对“单向供热”、“成层结焦”有了更深刻的体会。其次采用相关专业课的知识关联，强化了专业理论的理解，同时也强化了相关专业课的应用。比如在学习《煤化工工艺学》之初，先复习《煤化学》相关知识重点，使大家为不同煤化度和不同性质、不同产地的煤种如何应用，对号入座；在讲到焦炉燃烧系统及烟囱的流体流动时，我们及时地与《化工原理》课程的精髓之流体流动和传热对接，把各个环节流体流动的性质分析到位，同时把如何废气循环和节能关键点抛给学生，使学生带着问题去思考，培养大学生分析问题和解决问题的能力；还有在讲解炼焦化学产品的回收与精制过程中，及时与《化工原理》里吸收及萃取的单元操作联系起来，使学生在学习本专业课的同时，把握了专业基础课如何应用的方法，既促进了本专业的理解，也促进了其他课程的学习，一举两得。再次，利用复杂的工艺流程路线图，强化训练，启发学生快速识别并分解工艺路线。教会学生如何去理清复杂的化产回收工艺流程图，然后再自己去设计工艺加工步骤，既可以快速地理清工艺，又可以把机械制图及AUT CAD用到实处。在工艺学的学习过程中，不仅仅是学会原理、工艺，认识设备，识别流程，更重要的还有如何去设计、开发，因此，组织学生讨论，带着问题去学习思考，利用相关知识去引导学生自己动手，写专业小论文，进行相关工艺设计，工艺计算以及工艺设想，掌握专业领域内工艺与设备的基本设计能力，很值得去推广。

参考文献：

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中图分类号：F4文献标识码：A

一、引言

立足于我国以煤为主的能源结构，在发电行业里发展了多种清洁煤技术，其中以煤气化为核心的多联产系统是解决我国未来可持续发展的方向之一。

多联产系统是一个非常复杂的系统，主要的产品输出有两种形式：化学品和电力资源。化学品的化学能与输出电力的电能，品位不同，单位(火用)价格不同。如果将两者等同起来可能只会得到尽量提高系统热力学效率的片面结论，为此需要将(火用)与经济结合进行分析――(火用)经济学分析。(火用)经济学分析的依据是热力学与经济学结合的原理，在合适的热力学量度（热效率、(火用)效率）与资金支付方面寻找一种最佳关系，使产品的能耗最低，单位成本最小，经济效益最佳。

二、热经济学分析在多联产系统中的应用

本文输入输出的(火用)分析表明：气化炉单元的(火用)效率为85.27%；净化、变换与甲醇合成单元的(火用)效率为85.08%；发电单元的(火用)效率为42.41%。其中，入口单元煤的化学(火用)为27，557.7kJ・kg-1coal。

在甲醇合成单元中，提高未反应气的循环率可以提高系统的(火用)效率。然而，在合成甲醇单元中，未反应气的循环率的提高势必增加甲醇合成单元及其后续单元中各设备的负荷，导致设备装置增大，投资成本和运营成本增加。从热力学角度分析多联产系统，只能得到系统能量利用的合理性，但系统(火用)效率高并不代表经济上的最佳。因此，需要热力学分析与经济学分析结合起来的(火用)经济学分析法，分析甲醇合成单元中分流器分流值f对系统经济性和(火用)效率的影响，寻求最优值。

为了分析工艺参数（循环率f）对系统各单元的影响，在保持多联产进料煤不变的情况下，通过改变f值对甲醇合成单元进行模拟。其中，f=0表示合成气一次通过，而f=0.6表示合成气通过合成塔后未反应的原料气60%返回合成塔，以提高甲醇产量。随着f值的增加，气体流量也相应的增加。若其他操作条件保持不变，为了保证循环物流的输送和甲醇合成的转化率，甲醇合成单元中的设备也相应增大。本文通过多项式回归，以合成气一次通过（f=0）甲醇的产量为准，然后将不同f值时的气体流量与之相比，得到装置放大倍数与f值的代数关系式为：

F1＝326.576×f5-662.539×f4＋471.843×f3-134.908×f2+13.939×f+0.9184

装置放大（缩小）倍数主要是涉及非能量费用（主要包括初投资折旧费、运行管理费及维修费）。可以说，循环率f越大时增加了设备的损耗，从而放大了非能量费用；但对发电单元却正好相反，循环率越大，未反应气体通过分流器继续循环，进入发电单元的合成气相应减少，从而减少了设备的损耗，缩小了非能量费用。而发电单元的发电量与f值的代数关系式为：

F2＝－105.132×f5＋317.1×f4-339.293×f3+144.83×f2-3.7096×f+0.9679

改变甲醇合成单元中分流器循环率f的值，甲醇产量会随着f值的升高而增加。合成气的(火用)转化产物甲醇的转化率随f值的变化关系式为：

F3＝6.9413×f5-20.1406×f4+22.419×f3-11.9558×f2+3.1119×f+0.4456

同理，随着f值的增大甲醇单元排放出来的燃气（未反应气）量降低，未反应气的(火用)值占进料合成气的百分比随f值的变化关系式为：

F4＝－105.132×f5+317.1×f4-339.293×f3+144.83×f2-3.7096×f+0.9679

本文参照产品的市场价格，计算产品的单位(火用)成本，然后以系统的利润最大化为目标，用mathematica建立多联产系统的(火用)优化方程。通过优化求解，寻找系统(火用)效率和经济效益的最佳关系，使产品的能耗最低，单位成本最小，经济利益最大。按照成本方程和(火用)平衡方程，该多联产系统的优化方程，如下所示。

目标方程为：max profit=Exc-Exc-Z

式中，Ex为系统输出的第i种产品(火用)；Ex为系统输入的第j种燃料(火用)；c和c分别表示输出产品和输入产品的单位(火用)价格；Z为系统中初投资折旧费、运行管理费及维修费等各项费用的总和；profit为该系统的利润。

上述目标方程的约束方程为：

①EX3=F3×EX2

②EX4=F4×EX2

③EX5=0.4241×EX4

④EX2=0.8527×EX1

⑤EX1=27557.7×6×107

⑥Y甲醇=F1

⑦Y发电=F2

⑧Z甲醇=Z甲醇0×（Y甲醇）0.62

⑨Z发电=Z发电0×（Y发电）-0.62

式中，EX1表示年投入煤化学(火用)；EX2表示气化炉单元出口的(火用)值；EX3表示甲醇合成单元甲醇的(火用)值；EX4=表示甲醇合成单元未反应气体的(火用)值；EX5=表示发电单元电的(火用)值；Zi0表示f=0时第i单元的设备投资折旧费、运行管理费及维修费等各项费用的总和，为了简化经济计算，假定设备的残值率15%，设备折旧费按25年直线折旧计算，年度设备维修费占设备初始投资的0.5%，设备管理费占设备初始投资的1%。原料煤的(火用)价C1为6.5317×10-6元/kJ，产品甲醇的(火用)价C3为2.368×10-4元/kJ，产品电的(火用)价C5为1.6651×10-5元/kJ。Shell气化炉日处理煤250～400t，若取300t/天，每年按200个工作日计算，则年处理煤共6×107t。合成气单元、甲醇合成单元和发电单元设备的初始投资分别为39，705万元，77，866万元，发电设备的单位造价1，400元/Kw。具体的计算过程可从下面的计算得出。把上述计算代入各方程，通过运筹学的线性规划求解可求算出目标方程的最优值。

从前面的(火用)分析可知，要增加化学品甲醇的产量或提高系统的(火用)效率，必须加大甲醇合成单元尾气的循环率，即提高f值。然而，提高尾气的循环率，则会增加甲醇合成单元及其后续单元中各设备的负荷，导致投资成本和运营成本增加。本文建立的多联产系统热经济优化模型是在mathematica中实现，通过调用mathematica的求最大值函数，得到最优的f值为0.7173，此时系统的利润额最大，为22，860万元。

三、结论

热经济学分析是将系统用能的合理性和经济效益综合起来评价的方法，具有很强的实际应用意义。本文将(火用)分析与经济分析相结合，建立多联产系统的热经济优化模型，通过模型的优化求解，得出甲醇合成单元中循环率f的最优值为0.7173，此时系统的利润额最大，为22，860万元。

（作者单位：北京化工大学）

主要参考文献：