[发明专利]一种基于煤炭碳氢组分分级气化的替代燃料/化工产品生产系统

说明书

技术领域

本发明属于能源动力与煤化工领域，涉及煤炭的高效、清洁利用，尤其涉及一种基于煤炭碳氢组分分级气化的替代燃料/化工产品生产系统。

背景技术

现有的替代燃料/化工产品生产工艺大多基于传统煤气化技术，如壳牌煤气化、GE煤气化等。而传统的煤气化工艺(如图1所示)是以O₂或O₂与水蒸气的混合物为气化剂，需要消耗大量纯氧，而氧气制备会造成大量的电力消耗(一般而言，空分单元电耗占煤化工厂总电耗的约60％-70％)以及额外的设备投资。为了匹配全厂电力消耗，传统化工厂一般配备小型、低效的自备电厂，进一步降低了全厂能源转化效率。

而且，现有的替代燃料/化工产品生产工艺基于的传统煤气化技术，只能得到富碳合成气，气化气体产物单一，需要配备水煤气变换单元将大部分CO转换成H₂，才能满足替代燃料/化工产品的生产对合成气高H₂/CO比的要求，从而造成了合成气化学能的损失。

同时，传统的替代燃料生产工艺对煤种有严格的要求，这取决于该系统所采用的煤气化方式。我国煤炭剩余资源量约为1.54万亿吨，分为褐煤、烟煤和无烟煤。鲁奇炉可采用褐煤和部分烟煤(长焰煤、不粘煤、弱粘煤和气煤)，可用资源量为5934.5亿吨，占总资源量的58％。德士古炉可采用大部分的烟煤，可用资源量为6728.8亿吨，占总资源量的66％。谢尔炉可采用褐煤和几乎全部的烟煤，资源量为9242亿吨，占总资源量的91％。恩德炉可采用褐煤和少部分烟煤(长焰煤和不粘煤)，可用资源量为4479.6亿吨，占总资源量的44％。

针对传统替代燃料/化工产品生产工艺空分电耗大、自备电厂低效、气化产物H₂/CO低且气化产物单一、以及对气化煤种适应性有限等诸多限制，中国专利CN201210592802.7提出了一种煤炭的碳氢组分分级转化的气化方法，该方法基于燃料“组分对口，分级转化”的原则，将煤炭气化分为碳化、生产一氧化碳化、变换产氢三个步骤，首先将煤炭进行碳化提纯，得到粗焦炭，然后与二氧化碳反应生成一氧化碳，最后通过变换反应生成氢气和二氧化碳，二氧化碳供给焦炭一氧化碳化单元。中国专利CN201210592802.7所提出的煤炭的碳氢组分分级转化的气化方法，虽然可大大降低煤炭的气化过程的不可逆性，使得煤炭的气化效率有显著上升，但对于其制备得到的通过氢气、一氧化碳和焦炉煤气混合可以得到不同碳氢比的合成煤气如何高效制备利用并未给出切实可行的操作路径。本发明基于“组分对口，分级转化”思想，提出了“煤炭碳氢组分分级气化”的替代燃料/化工产品生产系统，将气化岛和化工岛之间的成分与能量有效耦合，从而克服传统替代燃料/化工产品能源转化效率较低的缺点。

发明内容

为克服现有技术的缺点和不足，本发明的目的在于提出一种替代燃料/化工产品生产系统，将生产系统划分为气化岛和化工岛两部分，基于“煤炭碳氢组分分级气化”的思想，使气化岛和化工岛之间的成分与能量充分有效耦合。

本发明为实现其技术目的所采取的技术方案如下：

一种替代燃料/化工产品生产系统，包括气化岛和化工岛，所述气化岛包括燃烧器、焦炭制备单元和焦炭气化单元，供热煤与预热后的高温空气在燃烧器中燃烧生成高温烟气，随后高温烟气供入所述焦炭制备单元和焦炭气化单元，所述焦炭制备单元将气化煤制备为焦炭，所述焦炭供入所述焦炭气化单元中，所述焦炭制备单元制备的富氢焦炉煤气以及所述焦炭气化单元制备的富CO气化煤气供入所述化工岛，其特征在于，

所述化工岛包括水煤气变换单元、CO₂分离单元及替代燃料生产/化工合成单元，其中，

--所述气化岛中焦炭气化单元制备的富CO气化煤气经一废热锅炉回收热量后分为两路，一路通入所述水煤气变换单元与水蒸气发生反应，生成CO₂气体和氢气的混合气，之后混合气经所述CO₂分离单元分离为CO₂气体和氢气，另一路富CO气化煤气与所述CO₂分离单元分离出的氢气、以及所述焦炭制备单元制备的经另一废热锅炉回收热量后的富氢焦炉煤气按比例混合后形成H₂/CO的合成反应新气，所述合成反应新气通入所述替代燃料生产/化工合成单元生产替代燃料/化工产品；