[发明专利]一种二氧化碳和煤炭生产含氧有机物的系统和工艺

说明书

提供了一种二氧化碳和煤炭生产含氧有机物的系统和工艺。系统包括：煤炭气化单元(1)，生物发酵单元(2)、发酵液分离单元(3)和二氧化碳单元(7)；其中，所述二氧化碳单元(7)的气相出口与所述煤炭气化单元(1)的气相入口相连，所述煤炭气化单元(1)的气相出口与所述发酵原料气纯化单元(4)的气相入口相连，所述发酵原料气纯化单元(4)的气相出口与所述生物发酵单元(2)的气相入口相连，所述生物发酵单元(2)的液相出口与所述发酵液分离单元(3)的液相入口相连；所述煤炭气化单元(1)中发生煤气化过程，所述煤气化过程的气化剂包含二氧化碳，所述气化剂中包含的二氧化碳由所述二氧化碳单元(7)提供。

技术领域

本发明涉及一种二氧化碳和煤炭生产含氧有机物的系统和工艺。

背景技术

能源是国民经济发展的重要支撑，我国的能源禀赋呈现“富煤、贫油、少气”的特点，石油和天然气对外依存度高，并且国际贸易局势复杂多变，不稳定因素颇多。因此，发展煤炭高效清洁利用技术，具有重要的现实意义。现有新型煤化工技术通常指煤制油、煤制甲醇、煤制二甲醚、煤制烯烃和煤制乙二醇等，这些过程的共同点是先将煤气化成合成气，进一步利用合成气转化成其他的化学品。这些煤化工的工艺路径相对较长，工艺生产成本比较高，二氧化碳排放量大，总体经济效益较差。

现有新型煤化工技术要求合成气中氢气达到一定比例，仅通过煤炭自身的氢含量难以达到生产需求，一般需以水为气化剂，利用水煤气变换反应提高合成气中氢气含量。这种技术特点，一方面增加了水资源的需求，另一方面降低了煤炭中碳资源的利用率，同时也增加了二氧化碳的排放量。

近年来我国大力推动全社会绿色发展，碳中和成为一种新型环保形式。然而我国煤化工产业年耗煤量大且不断增长，相应的温室气体二氧化碳排放量也将不断提高，煤化工成为我国二氧化碳排放的行业大户，必将成为减排重点。

为实现低碳环保、节能减排的战略任务，开发新型的煤化工技术并降低二氧化碳排放具有重要意义。

发明内容

鉴于上述背景，本发明提出了一种利用二氧化碳和煤炭生产含氧有机物的系统和工艺，该系统和工艺提高了煤炭中碳资源的利用率，同时降低了二氧化碳排放量，进一步利用生物发酵技术，可将CO等无机碳转化为乙醇等高附加值含氧有机物，具有良好的经济效益和环保效益。

一方面，为实现上述目的，本发明提供了一种二氧化碳和煤炭生产含氧有机物的系统，包括：煤炭气化单元1，生物发酵单元2、发酵液分离单元3和二氧化碳单元7；其中，所述二氧化碳单元7的气相出口与所述煤炭气化单元1的气相入口相连，所述煤炭气化单元1的气相出口与所述发酵原料气纯化单元4的气相入口相连，所述发酵原料气纯化单元4的气相出口与所述生物发酵单元2的气相入口相连，所述生物发酵单元2的液相出口与所述发酵液分离单元3的液相入口相连；所述煤炭气化单元1中发生煤气化过程，所述煤气化过程的气化剂包含二氧化碳，所述气化剂中包含的二氧化碳由所述二氧化碳单元7提供。

进一步地，所述二氧化碳单元7包含二氧化碳分离子单元和二氧化碳压缩机，所述二氧化碳分离子单元的气相出口与所述二氧化碳压缩机的入口相连。

进一步地，所述煤炭气化单元1包含煤气化炉，所述煤气化炉为固定床气化炉、移动床气化炉、流化床气化炉和气流床气化炉之一。

进一步地，所述发酵原料气纯化单元4包含气固分离子单元、气体洗涤子单元和气体吸附子单元，所述气固分离子单元包含旋风分离除尘器，所述气体洗涤子单元包含气体洗涤塔。

进一步地，所述生物发酵单元2包含生物发酵反应器，所述生物发酵反应器为鼓泡床反应器、气升式环流反应器和搅拌釜反应器之一或其组合。

进一步地，所述发酵液分离单元3包含精馏塔，所述精馏塔为填料塔、筛板塔和复合塔之一或其组合。