[发明专利]一种分级气化化工未反应气适度循环型化工‑动力多联产系统

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化工未反应气适度循环型化工-动力多联产系统。

背景技术

长期以来，以煤气化为核心的传统化工生产和IGCC发电工艺是相互独立的。传统化工追求的是高原料转化率，即将煤中的有效成分最大限度地转化为化工产品。传统化工为追求高原料转化率，往往采用化工未反应气完全循环的方式，在大幅提高转化率的同时也造成了化工合成单元循环耗功等能耗的大副上升。而IGCC电厂并不追求原料转化率，而是将燃料化学能转化为热能，再将热能转化为电力。对IGCC电厂而言，气化过程的可用能损失较大。

并且，现有的IGCC发电或替代燃料/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，从而造成IGCC发电效率的降低。

针对以传统煤气化为核心的IGCC发电及化工单产所面临的上述问题，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，但对于如何解决化工合成在高转化率下的能耗急剧上升并未给出切实可行的操作路径。本实用新型旨在提出一种新型联产系统，既能解决化工合成在高转化率下的能耗急剧上升，又能实现电力的高效生产，同时还能避免空分所带来的大量电力消耗。

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基于煤炭碳氢组分分级气化的适度循环型化工-动力多联产系统，使得从气化岛得到的富氢焦炉煤气、富碳煤气及氢气经一定比例混合，得到宽泛H₂/CO摩尔比的合成气，并用于化工岛产品合成，实现气化岛和化工岛的有效成分的“组分对口”梯级利用；采用化工未反应气适度循环，将化工合成单元难以转化的未反应气通入联合循环单元发电，避免了传统化工合成采用未反应气完全循环而带来的能耗急剧上升，同时实现了化工岛和动力岛的成分梯级利用及电力的高效联产；采用煤炭碳氢组分分级气化方法，以化工岛产生的CO₂为气化岛气化剂，解决了传统煤气化以氧气为气化剂而造成的空分电耗高、投资大的难题，实现了气化岛和化工岛有效成分的耦合利用；以蒸汽回收气化岛和化工岛的煤气显热和化学反应放热，并用于联合循环发电单元，实现气化岛、化工岛、动力岛能量利用高度集成。

本发明为实现其技术目的所采取的技术方案如下：一种化工未反应气适度循环型化工-动力多联产系统，该联产系统包括气化岛、化工岛及动力岛，所述气化岛包括燃烧器、焦炭制备单元和焦炭气化单元，燃烧器中产生的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和CO₂分离单元及化工合成单元，其中，

--所述气化岛中焦炭气化单元制备的富CO气化煤气经废热锅炉Ⅰ回收热量后分为两路，一路富CO气化煤气通入所述水煤气变换和CO₂分离单元与水蒸气发生反应，生成CO₂气体和氢气，另一路富CO气化煤气与所述水煤气变换和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废热锅炉Ⅱ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化工合成单元生成粗产品，该粗产品经分流/分离单元得到的循环气一部分重新通入化工合成单元，另一部分通入提纯或精制单元得到化工产品以及未反应气；