[發明專利]一種低階煤分質利用多聯產制備甲醇和低碳烯烴的方法

有效

• 申請號: 201910267658.1
• 申請日: 2019-04-03
• 公開（公告）號: CN110002933B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 李佳春;金飛偉;陳鋒江;李正平;潘建波;張宏偉
• 申請（專利權）人: 浙江天祿環境科技有限公司
• 主分類號: C07C1/20
• 分類號: C07C1/20;C07C29/151;C07C11/04;C07C11/06;C07C11/08
• 代理公司: 杭州敦和專利代理事務所(普通合伙) 33296
• 代理人: 姜術丹

本發明提供一種低階煤分質利用多聯產制備甲醇和低碳烯烴的方法，通過低階煤分質利用工藝，獲得的再將揮發分和提質煤等重整轉化獲得甲醇合成原料所需的CO和H₂，來制備甲醇，多聯產制備成低碳烯烴，充分有效地利用了低階煤；另外，本發明有效地回收低階煤中的水分和煤粉等用于制作水煤漿，進而制備成含有CO和H₂的轉化氣廢物利用，節約資源，廢水的再利用解決了廢水達標排放困難的問題，煤粉的再利用解決了環境污染問題；以上多種途徑所制備的甲醇雜質少，質量高，大大提高了低階煤的利用率，符合國家大力提倡的煤炭高效清潔利用。

技術領域

本發明涉及煤物質清潔利用技術領域，尤其涉及一種低階煤分質利用多聯產制備甲醇和低碳烯烴的方法。

背景技術

我國是一個富煤、貧油、少氣的國家，煤炭消費量占一次能源消費量的60％以上，這決定了在相當長的一段時間內，以煤為主的能源結構難以改變。從已探明的煤礦品質看，我國煤炭中低階煤所占比重非常大，因而合理而高效的利用中低階煤生產高品質化工產品顯得尤為重要。近些年來，煤氣化、煤熱解、煤氣凈化及煤氣分離等技術的不斷發展，使中低階煤的清潔高效利用得到了越來越多的重視。

世界范圍內燃料的生產主要來源于石油的精煉過程。隨著全球石油價格逐步攀升、石油資源的大量消耗和環保問題(溫室效應和排放污染物，如浮碳、碳氫化合物、一氧化碳、氮氧化合物、硫化物等)的日益重視，中低階煤的分質利用工藝受到廣泛關注。

低碳烯烴是碳原子數小于或等于4的烯烴，如乙烯、丙烯、丁烯，是重要的有機化工原料，我國消費需求大，但自給率低。目前制取低碳烯烴的方法按原料劃分總體上可以分為3大類：石油路線、天然氣路線和煤炭路線。針對富煤、缺油、少氣的現狀，以煤為原料制合成氣，再由合成氣制取低碳烯烴，這為從非石油資源轉化為基本有機化工原料提供了一條理想的途徑。

干燥是低階煤作為鍋爐燃料、氣化原料、直接液化原料、熱解原料或其他深加工原料的第一步。干燥既是滿足下游加工工藝要求的需要，也是降低整個項目能耗和下游裝置投資的需要。干燥過程中產生的包含大量水蒸氣和煤粉等廢氣等直接排入大氣中，會加重環境污染，因此有效回收干燥過程中的產生的煤粉和水分具有重要的實際意義。低階煤中的水分一般分為自由水和結合水，而干燥通常只能除去低階煤中大部分的自由水，很難去除低階煤中的結合水，通常干燥過程烘干去掉的大部分自由水容易被冷凝回收利用。但是通常低階煤的高效轉化利用方式為干燥后進行熱解，熱解后的高溫氣體中依然含有大量的水蒸氣，這部分水的含量也不容小覷。然而，考慮到低階煤中水含量較高，而且在富產低階煤的地區水資源往往非常珍貴；若能同時有效回收地低階煤中寶貴的水資源和烘干過程中的煤粉，廢物利用制備水煤漿，再將水煤漿燃燒氣化制備轉化氣，利用轉化氣再制備甲醇，對解決現有低階煤中水分回收不足和污染環境具有重要的意義。

采用優質的煤炭例如無煙煤來制備烯烴，烯烴的產率雖然較高，但是生產成本較高。我國很多中低階煤的品質差、灰分高、含水量高，利用低階煤制備烯烴，通常是將低階煤熱解后得到粗制煤氣和提質煤，一般熱解是在有大量氧氣(或空氣)的條件下進行的，熱解時一部分低階煤將于氧氣反應用于供熱并且產生了大量的CO₂。由于CO₂不能燃燒，屬于無效氣體，并且因為有氧燃燒，粗制煤氣中含氮量過高，降低了粗制煤氣中H₂和CO能量密度，使粗制煤氣熱值降低，除了回爐燃燒外，熱解產出粗制煤氣難有其它經濟價值。而煤氣化過程最大的問題在于未充分利用煤炭中所蘊含的化學組分，不能將其分子全部打斷生產CO、H₂，再進行化學合成烯烴，而低階煤氣化還原、重整技術和甲醇合成技術則可以最大限度的將煤炭中的化學組分以甲醇的形式保留下來。另外，熱解時一部分煤將于氧氣反應而消耗，導致提質煤的量更少，最終用提質煤途徑制得的甲醇的量少甚至是得不到提質煤，極大的浪費了低階煤中的有效的煤資源。另外，粗制煤氣含有大量的水蒸氣，然而，考慮到低階煤中水含量較高，而且在富產低階煤的地區水資源往往非常珍貴；若能同時有效回收地低階煤中寶貴的水資源等，廢物利用制備水煤漿，再將水煤漿燃燒氣化制備轉化氣，利用轉化氣再制備甲醇，對解決現有低階煤中水分回收不足和污染環境具有重要的意義。