[發(fā)明專利]一種綠氫、綠氧耦合煤化工工藝及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111335570.2
• 申請日: 2021-11-11
• 公開（公告）號: CN113930258A
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發(fā)明（設計）人: 陳劍;龐雄鷹;范宏偉;袁逸舒
• 申請（專利權(quán)）人: 惠生工程（中國）有限公司
• 主分類號: C10J3/00
• 分類號: C10J3/00;C10J3/72;C10J3/82;C01B3/50;C25B1/04;C25B9/00;C25B9/65
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 許亦琳;余明偉

本發(fā)明公開了一種綠氫、綠氧耦合煤化工工藝，屬于煤化工技術(shù)領(lǐng)域，包括如下工藝步驟：可再生能源經(jīng)過發(fā)電單元產(chǎn)生的綠電，通過獨立微電網(wǎng)單元傳送至電解水制氫單元進行水解產(chǎn)生氫氣和氧氣。將產(chǎn)生的氫氣和氧氣輸送至儲/輸氣單元儲存待用，后將氧氣輸送至煤氣化單元生產(chǎn)粗合成氣。粗合成氣輸送至合成氣凈化單元進行凈化，得到合成氣。將合成氣作為直接產(chǎn)品，或?qū)⒑铣蓺馀c儲/輸氣單元中的氫氣混合作為產(chǎn)品，或進行CO/H₂比例調(diào)節(jié)后進行耦合應用。本工藝通過獨立的微電網(wǎng)以直供電的方式用于電解水制綠氫，并和儲/輸氣單元的有機結(jié)合，既解決了氫氣的大量儲存、運輸問題，也解決了可再生能源固有的間歇波動性造成的產(chǎn)氫波動問題，降低用氫綜合成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤化工技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種綠氫、綠氧耦合煤化工工藝及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來，為了應對環(huán)境保護，減少溫室氣體排放，以太陽能、風能、水能、核能、生物能、地熱能、潮汐能發(fā)電為代表的可再生和可循環(huán)使用的新能源得到迅猛發(fā)展，中國乃至世界主要經(jīng)濟體均部署了大量新能源發(fā)電項目。然而，如何大量消納可再生能源產(chǎn)出的電能成為亟需解決的問題。

隨著國內(nèi)“雙碳”、“雙控”政策落地，利用可再生能源電解水產(chǎn)生的綠氫越來越受到人們的關(guān)注。但可再生能源固有的間歇波動性造成的產(chǎn)氫波動問題成為該技術(shù)大規(guī)模工程化應用的瓶頸。

長期以來中國能源面臨的是多煤，貧油、少氣的現(xiàn)狀。目前我國能源消費的主體中煤炭占一次能源消費的比重維持在57％左右。如何有效科學利用我國的煤炭資源并最大限度的減排二氧化碳關(guān)系國家能源安全，關(guān)系到能否按時完成“雙碳”計劃。

目前煤炭清潔高效利用的一個重要途徑是煤化工，其主流方式是煤氣化制備合成氣，不同碳氫摩爾比例的合成氣可以用于一系列的重要化學品合成，例如煤制合成氣用于合成甲烷，甲醇，乙二醇，合成油，可用于制備乙烯，丙烯以及一系列化學品等，但與此同時，傳統(tǒng)的煤化工技術(shù)將排放大量的二氧化碳。以煤為原料合成甲醇，進一步生產(chǎn)烯烴為目標的煤化工技術(shù)為示例，常規(guī)流程如圖1所示，空分單元制備高純氧，在高純氧的存在下，通過煤氣化單元將煤轉(zhuǎn)化為粗合成氣，不同煤氣化工藝所得的粗合成氣中H₂/CO約為1:0.7到1:1.2，然后需要根據(jù)目標產(chǎn)品的需求調(diào)整兩者合適比例。例如以甲醇為目標產(chǎn)品時H₂/CO的比例約為2-2.2:1，通常調(diào)節(jié)方式是通過變化脫碳來完成，即CO與水蒸氣在一定條件下生成CO₂和H₂，生成的H₂用于調(diào)節(jié)合成氣比例，而生成的二氧化碳排放到大氣中。并且變化脫碳的實質(zhì)是CO減少，同時CO₂和H₂增加，不僅浪費了C源，且會造成溫室氣體排放問題。以煤制甲醇為例，傳統(tǒng)工藝單位產(chǎn)品排放量為3.4-5.4噸二氧化碳/噸甲醇，在將寶貴的碳分子排放的同時造成嚴重的溫室氣體排放問題。如何減排二氧化碳，乃至于將其轉(zhuǎn)化為有機化學品，變廢為寶，成為煤化工工程領(lǐng)域研究的重點和關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決背景技術(shù)中提出的問題，設計了一種綠氫、綠氧耦合煤化工工藝。

實現(xiàn)上述目的本發(fā)明的技術(shù)方案為，一種綠氫、綠氧耦合煤化工工藝，包括如下工藝步驟：

S1、可再生能源經(jīng)可再生能源發(fā)電單元產(chǎn)生綠電；

S2、所述綠電通過獨立微電網(wǎng)單元傳送至電解水制氫單元，由電解水制氫單元進行水解產(chǎn)生氫氣和氧氣；

S3、將產(chǎn)生的氫氣和氧氣輸送至儲/輸氣單元儲存待用；

S4、由儲/輸氣單元將氧氣輸送至煤氣化單元，由煤氣化單元產(chǎn)出粗合成氣；

S5、粗合成氣輸送至合成氣凈化單元進行凈化，得到合成氣；

S6、將合成氣作為直接產(chǎn)品，或?qū)⒑铣蓺馀c儲/輸氣單元中的氫氣混合作為產(chǎn)品，或進行CO/H₂比例調(diào)節(jié)后進行耦合應用。