资源/能源化工过程的全生命周期模型、系统分析与优化

针对资源/能源日益紧缺背景下的化工产业可持续发展问题，本课题探索运用过程系统多层次结构分析和集成的理论和方法、以及全生命周期分析等现代系统工程技术，研究资源/能源化工过程复杂系统的建模、模拟、结构优化和系统集成问题。.运用系统投入产出分析和元素流动拓扑结构，建立复杂化工产品技术路线的全生命周期分析模型，进而研究资源、能源、技术、经济、环境等多因素综合优化评价问题；建立化工系统全生命周期分析与集成的整体框架和软件平台。.以两个典型的资源能源复杂系统为基础案例：（1）煤气化合成气衍生的煤化工动力多联供多联产系统；（2）盐湖镁氯等重要元素化学供应链及化工产业链。在产品路线规划、工艺合成和过程设计中，展开系统集成优化、全生命周期评价和可持续性的研究。推进资源/能源复杂化工过程的"技术－经济－环境－产业发展"多属性、多目标、多尺度系统集成的基础理论研究和技术创新。

本项目针对我国资源/能源高效清洁利用的重大需求，以煤化工过程为主要研究对象，以提升资源利用效率、减少污染排放和环境影响为目的，分析和建立全生命周期的结构模型、开展煤化工以及油页岩炼制过程节能减排的技术创新研究开发。. 1..煤化工过程建模、分析和全生命周期评价. 以煤化工为研究重点，建立不同资源路线（石油，煤，天然气，煤层气，焦炉气，生物质，油页岩）的主要技术单元及全流程的物理化学模型，以及“技术-经济-资源-环境”多属性模型。采用全生命周期分析方法，对若干煤化工过程（煤制气，煤制烯烃，煤制油等）的环境影响进行量化比较分析。. 提出了生态生命周期评价（Eco-LCA）方法，将研究尺度拓展到“生态-资源-产品”，为资源消耗、经济成本、生态环境效应等提供一致的衡量基准。构建生态生命周期成本(ELCC)指标，为产业过程可持续分析提供了基础。. 2..煤化工过程节能减排的系统集成创新. 提出了新的二氧化碳捕集工艺流程。通过强化甲醇富液碳解吸过程，与CO2压缩过程中的余热利用耦合集成，二氧化碳捕集率由62% 提升至85%，单位能耗不升反降。. 提出了若干个新的富碳资源与富氢资源集成过程。利用天然气或焦炉气等富氢资源辅助煤化工过程，集成CO2回流气化和甲烷干重整，大幅度降低CO2排放，提高碳元素利用率。. 发明的煤气化高浓酚氨废水回收处理技术在中煤集团鄂尔多斯图克煤化工项目中开车成功，单套装置废水处理能力达到100吨/小时。该技术获得中国石油和化学工业联合会技术发明奖二等奖。. 3..油页岩炼制油气提质过程集成创新. 针对我国油页岩资源的特征，对油页岩炼制的主要典型流程， 建立单元及全流程模型，进行技术经济分析，解剖质量能量转化环节的瓶颈，由此开发了若干种油页岩高效炼制新工艺过程，油气产品提质过程，副产物资源化利用过程，大幅度提高了资源和能源利用效率，降低生产成本，提升了油页岩资源的竞争力。