[發明專利]一種煤氣化與煤焦化聯供聯產系統及方法

有效

• 申請號: 201410236111.2
• 申請日: 2014-05-29
• 公開（公告）號: CN104004547B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 錢宇;滿奕;楊思宇
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C10J3/46
• 分類號: C10J3/46;C10J3/48;C10J3/84;C10J3/20;C10J3/06;C10B53/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 張燕玲

技術領域

本發明屬于能源與化工技術領域，具體涉及一種煤氣化與煤焦化聯供聯產系統及方法。

背景技術

煤氣化和煤焦化是煤炭綜合利用的兩個主要途徑。煤氣化過程是將煤炭氣化生產合成氣，合成氣通過水煤變換調節氫碳比，之后用于化工合成。煤焦化過程通過高溫干餾原煤生產焦炭，同時獲得焦爐氣、煤焦油等產品。

以煤氣化為核心煤化工過程存在能耗高和過程累計CO₂排放量大等問題。造成CO₂排放量大和能耗高的主要原因是，煤氣化過程所產生的粗合成氣的氫碳比僅為0.7左右，而合成富氫的烴類或醇醚類產品，往往需要氫碳比達到2以上，因此粗合成氣需進入水煤變換單元，將合成氣中的CO轉化為H₂和CO₂，這樣就造成了大量的CO₂排放和碳元素的浪費，轉化過程同時消耗大量的能量。

以煤焦化為核心的煤化工過程，目前存在焦炭產能過剩和焦爐氣大量浪費的問題。據統計，中國每年的焦爐氣產量約為350億標準立方米，20％作為燃料用于燃燒，其余大部分焦爐氣被排放進入大氣。目前有些單位研發焦爐氣制甲醇或者合成天然氣等技術，但這都存在一個問題，即焦爐氣的氫碳比達到6以上，合成化工產品后仍有大量H₂未被利用，分離這些H₂產生巨大的能耗，而作為高效清潔能源的H₂也未被有效利用，大多被直接燃燒為工廠供熱。

目前煤氣化和煤焦化生產過程是相互獨立的，雖然以煤氣化和煤焦化為基礎的煤化工過程也開始綜合考慮降低能耗、提高能源利用率與控制污染等多方面的問題，但分產系統往往片面地追求某個目標，使得分產系統很難同時克服能耗高、化學能利用過程損失大以及環境污染嚴重等問題。

煤氣化合成氣富碳少氫，煤焦化焦爐氣富氫少碳，將這兩個煤基化工過程結合起來，可取長補短有效降低CO₂排放和能耗。研究表明，在合適的焦爐氣和合成氣配比下，聯供過程比單一生產過程可降低碳排放90％，能效提高10％以上。目前，雖然也有將煤氣化和煤焦化進行聯供生產化工產品的設計方案，但由于聯供過程中，需要對焦爐氣或合成氣進行較長距離的運輸。由于這兩種氣體有較強的腐蝕性，因此在現實情況中，尚無法對這兩種氣體進行長距離的運輸。因此存在較大的局限性，僅適用于煤氣化項目和煤焦化項目距離較近的案例。然而，目前我國的煤氣化和煤焦化項目，由于使用煤種與服務對象的不同，通常都距離較遠，不適用這種聯供的方案。

發明內容

為解決現有技術的缺點和不足之處，本發明的首要目的在于提供一種煤氣化與煤焦化聯供聯產系統。

本發明的另一目的在于提供一種煤氣化與煤焦化聯供聯產方法，該方法以煤氣化和煤焦化為核心，克服了單產系統節能效果不理想的缺陷。

為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

一種煤氣化與煤焦化聯供聯產系統，包括煤氣化單元、水煤變換單元、合成氣凈化單元、第一化工合成單元、CO₂回收單元、煤焦化單元、焦爐氣凈化單元和第二化工合成單元；

所述煤氣化單元設有原料煤入口，煤氣化單元的煤氣化粗合成氣出口通過管道與水煤變換單元的煤氣化粗合成氣入口連接，水煤變換單元的變換后煤氣化粗合成氣出口通過管道與合成氣凈化單元的變換后煤氣化粗合成氣入口連接，合成氣凈化單元的潔凈的煤氣化合成氣出口通過管道與第一化工合成單元的潔凈的煤氣化合成氣入口連接，合成氣凈化單元的二氧化碳出口通過CO₂輸送管道與CO₂回收單元的二氧化碳入口連接；

所述煤焦化單元設有原料煤入口，煤焦化單元的焦炭出口分為兩個通道，一通道通過管道與CO₂回收單元的焦炭入口相連接，另一通道用于輸出焦炭產品；煤焦化單元的粗焦爐氣出口通過管道與焦爐氣凈化單元的粗焦爐氣入口相連接，焦爐氣凈化單元的潔凈的焦爐氣出口與CO₂回收單元的一氧化碳出口混合后通過管道與第二化工合成單元的煤焦化合成氣入口連接。

所述CO₂輸送管道為超臨界CO₂長輸管道，CO₂輸送形式為超臨界CO₂。

一種煤氣化與煤焦化聯供聯產方法，包括以下步驟：