Optimization analysis of a cogeneration system based on methanol synthesis and gas turbine combined cycle

HUANG Ziqi; WU Zhicong; XU Gang; GE Shiyu; CHEN Heng

doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2025.10.007

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Optimization analysis of a cogeneration system based on methanol synthesis and gas turbine combined cycle

New Energy and Energy Storage System Optimization | 更新时间：2025-11-03

- Optimization analysis of a cogeneration system based on methanol synthesis and gas turbine combined cycle
- BLASTING Vol. 47, Issue 10, Pages: 60-68(2025)
- 作者机构：
  
  华北电力大学热电生产过程污染物监测与控制北京市重点实验室，北京 102206
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(51821004)
- DOI：10.3969/j.issn.2097-0706.2025.10.007
  CLC：
- Received：23 October 2024，
  
  Revised：2024-12-16，
  
  Published Online：28 May 2025，
  
  Published：25 October 2025
- 稿件说明：
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黄梓琪,吴志聪,徐钢等.基于甲醇合成与燃气轮机联合循环的联产系统优化分析[J].综合智慧能源,2025,47(10):60-68.

HUANG Ziqi,WU Zhicong,XU Gang,et al.Optimization analysis of a cogeneration system based on methanol synthesis and gas turbine combined cycle[J].BLASTING,2025,47(10):60-68.
黄梓琪,吴志聪,徐钢等.基于甲醇合成与燃气轮机联合循环的联产系统优化分析[J].综合智慧能源,2025,47(10):60-68. DOI： 10.3969/j.issn.2097-0706.2025.10.007.

HUANG Ziqi,WU Zhicong,XU Gang,et al.Optimization analysis of a cogeneration system based on methanol synthesis and gas turbine combined cycle[J].BLASTING,2025,47(10):60-68. DOI： 10.3969/j.issn.2097-0706.2025.10.007.

摘要

提出一种新型系统，对甲醇合成系统进行全流程优化。该系统将甲醇合成系统的驰放气用作燃气轮机联合循环（GTCC）的原料气体，且GTCC能够有效利用甲醇合成塔所产生的热量，从而提升整个系统能量的利用效率及发电能力。采用Aspen Plus软件构建新系统模型，与甲醇合成系统进行对比，并对两个系统进行热力学及敏感性分析。热力学分析表明：甲醇合成集成GTCC优化系统与传统系统相比能效提升3.53%，㶲效率提升3.66%。敏感性分析结果显示：操作条件设定压力为3~8 MPa、合成温度为200~300 ℃

、分流比为0.95~ 0.99，H

/CO

摩尔比为2.5~3.5时，将合成温度设定为250 ℃，H

/CO

摩尔比设定为3，提高压力、增大分流比均对甲醇产量的提升有积极作用。

Abstract

A new system was proposed to achieve comprehensive optimization of the traditional methanol synthesis system. In this system， the purge gas from methanol synthesis system served as the feed gas for the Gas Turbine Combined Cycle （GTCC）. Additionally， GTCC effectively recovered the heat generated by the methanol synthesis tower， improving overall energy efficiency and power generation capacity. A model of the new system was developed using Aspen Plus software， and its performance was compared with that of the traditional synthesis system. Thermodynamic and sensitivity analyses were conducted for both systems. Thermodynamic analysis results revealed that， compared to the conventional system， the GTCC-integrated methanol synthesis system achieved a 3.53% enhancement in energy efficiency and a 3.66% improvement in exergy efficiency. Sensitivity analysis indicated that under operating conditions with pressures ranging from 3 to 8 MPa， synthesis temperatures between 200 and 300 ℃， split ratio from 0.95 to 0.99， and an H

/CO

molar ratio between 2.5 to 3.5， increasing pressure， adopting a higher split ratio， setting the synthesis temperature at 250 ℃， and maintaining an H

/CO

molar ratio of 3 contributed positively to methanol production.

关键词

Keywords

references

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