[发明专利]煤气循环煤热解耦合化学链气化联产油气的系统

说明书

本发明提供一种煤气循环煤热解耦合化学链气化联产油气的系统，该系统包括原煤预处理系统、煤热解系统、煤焦化学链气化系统和载氧体空气再生系统。化学链气化单元以热解半焦为原料，载氧体晶格氧为氧源，反应得到合成气和还原态载氧体；热解单元采用流化床为热解反应器，气固两相热载体为热源，热解煤气与高温气化合成气换热后，作为气体热载体循环，同时具有一定催化作用的还原态载氧体作为固体热载体补充热量；经磁选分离的还原态载氧体进入空气再生反应器，再生为氧化态。本发明以煤为原料，通过载氧体的载氧、催化及载热能力，将煤热解与化学链气化耦合同时制取焦油和合成气，实现煤炭梯级利用，具有碳转化率高、系统能耗低、环境友好等优点。

技术领域

本发明涉及一种煤炭梯级转化联产焦油和合成气工艺系统，可用于煤炭清洁高效利用领域，尤其涉及煤干馏、焦油催化重整、化学链联产油气系统。

背景技术

作为我国储量最为丰富的化石原料，在我国一次能源消费结构中占据着主导地位。然而，我国在煤炭资源的开发和利用过程中仍存在着环境污染，利用效率低等一系列问题。如何解决煤炭资源的可持续发展问题已经迫在眉睫。针对当前我国对煤炭能源的利用现状，改善煤炭资源传统的利用方式，提高利用效率，减少环境污染，实现煤炭资源的清洁利用与低碳排放是中国能源产业结构可持续化发展的关键。

资源高效清洁利用的主要方式有煤炭的液化、煤热解及煤气化。其中煤气化是实现煤炭高效清洁利用的核心技术之一，且生产出的合成气广泛地应用于城市生活用天然气、工业生产用燃料气、合成气、还原气等方面，是现代煤化工工业的核心工艺。然而传统煤气化过程存在碳排放强度大、过程能耗高等亟待解决的问题，且煤的热解和气化在同一个反应器中进行，各子反应存在交互作用，对转化过程的合成气的定向选择性调控产生阻碍作用。

化工艺由载氧体的晶格氧取代传统富氧气化剂，参与气化反应制取合成气。与传统煤气化相比，空分装置被完全替代，能耗和成本显著降低；载氧体在再生反应器中释放大量的反应热，这些热量由载氧体带入气化反应器用于煤的气化，实现自热平衡；载氧体的参与会抑制煤气化过程中NO_X、SO_X的生成，更加高效环保。但目前针对化学链气化技术的研究还缺乏联合其他新兴清洁能源技术共同发力，充分发挥“1+1＞2”作用来推动清洁煤技术的发展，为我国煤炭资源开发利用发挥巨大推力作用。

煤热解耦合化学链气化工艺充分考虑了单独煤化工技术的优势和不足，实现了优势互补。主要表现在：1)相较于单一煤热解，耦合工艺不仅将煤热解阶段褐煤中高附加值的焦油资源提取出来，提高了煤炭转化利用经济性，而且考虑了传统煤热解所忽视半焦利用问题，将热值高、含碳量高的优质半焦作为化学链气化的原料，充分实现了煤炭资源元素利用的最大化；2)相较于煤单独化学链气化，耦合工艺既可以解决煤化学链气化过程中产生的焦油所导致的装置堵塞、载氧体结焦等问题，而且在煤气循环过程中，煤热解含酚废水作为水煤气变换反应反应物，既可以提高焦油品质，同时实现了煤热解废水“近零排放”；3)从能量整体利用效率上，耦合工艺充分考虑热解高温半焦以及气化高温合成气的能量利用问题，不仅实现了煤炭资源的梯级转化，还利用各反应单元的温度梯度，通过载氧体及气体的循环换热，实现能量的高效传递，提高能量利用效率。

发明内容

本发明所要解决的问题在于解决现有煤热解和煤气化技术的局限，提出煤气循环煤热解耦合化学链气化联产油气的系统及方法，该系统基于煤热解工艺在制取高附加值化学品的同时，以热解半焦作为化学链气化的固体燃料来制取合成气产品，既可以解决煤气化技术高成本以及煤化学链气化过程中产生的焦油所导致的装置堵塞及载氧体结焦等问题，还可以实现煤的梯级利用，同时利用各反应单元的温度梯度，通过载氧体及气体的循环换热，实现能量的高效传递，提高能量的利用效率。

本发明的技术方案：

一种煤气循环煤热解耦合化学链气化联产油气的系统，包括原煤预处理系统、煤热解系统、煤焦化学链气化系统和载氧体空气再生系统；