[发明专利]一种地下气化煤基能源化工产品多联产系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及能源化工领域，尤其涉及以煤炭地下气化工艺为基础的煤基 能源化工产品多联产的技术。本发明还涉及上述工艺过程中二氧化碳的减排 方法，以及该工艺所需部分原料气的生产方法。

背景技术

世界一次能源消费中，煤是增长最快的燃料，已连续多年超越石油和天 然气实现市场份额的增长。但煤也是含碳量最高的化石燃料，在燃烧和转化 过程中，不可避免地产生大量温室气体。温室气体排放对全球气候变化的影 响已经为世界所关注，所以，清洁高效地开采和开发利用煤炭资源的同时解 决温室气体排放的问题已刻不容缓。

“富煤、少油、缺气”是我国资源结构的基本特点。我国化石能源总量 中，95.6％为煤炭，煤炭生产、消耗连续几年居世界第一位。这一能源结构决 定了中国一次能源以煤为主的格局在相当长的时期内难以改变。然而，传统 的煤炭开采、利用方式，导致煤矿安全事故频发、环境和生态遭到严重破坏， 同时，受传统的井工采煤技术水平的限制，约50％的煤炭资源被遗弃在井下， 造成大量煤炭资源浪费，而且，国内可由井工开采的煤炭仅占煤炭资源储量 的11.43％。另外，1290亿吨储量的褐煤在中国也尚未得到很好开发和利用。 因此，中国煤炭资源综合开采利用率低，急需开发新型煤炭开采和利用技术， 高效、清洁、安全地利用包括褐煤、井工开采遗弃煤在内的宝贵煤炭资源。

煤炭地下气化即直接将处于地下的煤炭进行有控制地燃烧，通过对煤的 热作用及化学作用产生粗合成气，是集建井、采煤、转化工艺为一体的煤炭 开发技术，特别适用于常规方法不可采或开采不经济的煤层，以及煤矿的二 次或多次复采。但是，目前的煤炭地下气化工艺中会产生大量的二氧化碳， 仍没有解决二氧化碳排放的问题。

CN101024783A公布了一种化工-动力多联产生产系统，该系统采用粗合 成气经降温、净化后直接化工合成，反应后的合成气一部分用于循环，另一 部分用于燃料送入燃气/蒸汽联合循环系统进行发电。该系统利用合成气余热 以提高系统节能效果，但并未解决二氧化碳排放问题。

如果将地下气化的产物用于生产甲烷、甲醇、乙二醇、低碳醇和/或二甲 醚或者它们的任意组合时，需要调节地下气化合成气中氢碳比(如向合成气 中添加一定量的氢气)。目前，大约96％的工业用氢来源于天然气、石油和煤 等化石能源，但使用化石能源制氢的生产技术不能解决二氧化碳排放问题， 因而不能实现生态循环生产。其他制氢技术中，水电解制氢是目前应用较广 且相对成熟的一种，利用可再生能源所产生的电能(包括太阳能、风能等) 作为动力来水电解制氢是最具前景且可行的技术，被称为通向氢经济的最佳 途径。但目前水电解制氢用于煤炭地下气化多联产尚未见报导。

综上，世界各国相继发展的煤基能源化工产品多联产系统都没有系统考 虑氢和二氧化碳资源利用问题。控制二氧化碳的排放，并对其进行资源化利 用，成为煤化工技术发展的重要课题。虽然鉴于“温室效应”的严重性，欧 美国家近年来开始研究煤基近零排放多联产系统，但由于二氧化碳化学性质 稳定，只能采用捕集和封存的方法去解决，此方法成本高昂、不能真正从量 上减少二氧化碳，长远看来仅为权宜之计。要彻底解决二氧化碳的问题，就 必须突破现有化石能源的局限，把可再生能源引入煤基能源化工产品的生产 过程，实现多能源的融合和二氧化碳的资源化，从而达到生产过程的二氧化 碳近零排放。

发明内容

本发明的目的是提出一种清洁高效的地下气化煤基能源化工产品多联产 系统及方法，形成生态循环式的生产模式，从而有效实现煤基能源化工产品 的高效、清洁生产，和二氧化碳的近零排放。

为达到此目的，本发明提供的技术方案为：一种地下气化煤基能源化工 产品多联产系统和方法，通过地下煤气化和传统煤基能源化工产品多联产系 统的耦合实现煤炭转变为甲醇、甲烷、乙二醇、低碳醇和/或二甲醚或者它们 的任意组合及清洁电力，并把可再生能源引入生产过程中，复合能源制氢氧 系统用于供给所需的氢气和氧气，藻类吸碳系统用于吸收产生的二氧化碳， 从而集地下煤气化系统、传统煤基能源化工产品多联产系统、复合能源制氢 氧系统、藻类吸碳系统及发电技术于一体。