煤基能源化工多联产工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种煤基能源化工多联产工艺，本发明专利技术以煤为原料，通过煤的气化获取粗煤气，同时根据多联产项目的工艺需要，将各项目合理配置，使其形成上下游的优化组合、有机的耦合集成。本发明专利技术是关于煤、化、电、冶、热等产业的有机耦合和优化配置以及粗煤气中有效组分的合理、综合利用，以达到资源节约、能耗降低和产品成本下降的目的。本发明专利技术本着物质及能量守恒的基本原理，利用当代的工艺、工程及控制科学，使得能源及资源得到高效的充分利用，同时又使工厂在相互调节上更加灵活方便，为工厂的稳定运行打下良好的技术基础。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高效利用物质及能量的煤基能源化工工艺的优化整合与集成，具 体的说是涉及一种煤基能源化工产业的串联技术与工程的特色应用，形成化、电、冶、热等 多种产品联产的新工艺。
技术介绍
我国能源是以煤为基础的化石能源结构，在未来几十年中也不可能发生根本改 变。采用“多联产”新型煤基能源化工技术来减少投资、降低产品成本和促进节能减排是发 展新一代煤化工的唯一途径。现有示范的多联产一般采用一个气化岛后并联多个产品的 工艺，只是IGCC及化工产品简单的加和，除部分公用工程外，相互联系并不紧密，更做不到 互有关联的有机结合，因没有从系统工程上去优化集成，从而达不到真正意义上的节能、减 排、灵活调峰、优化调配发挥装置产能最大效益的多联产目的。
技术实现思路
为了克服上述缺陷，本专利技术提供了一种煤基能源化工多联产工艺，该煤基能源化 工多联产工艺是将化、电、冶、热等有机的结合起来，通过工艺、工程、控制等若干单元及系 统的衔接和优化处理过程实现，是不同学科及不同产业之间的集成耦合，解决了化、冶、电、 热合理匹配及灵活调峰等关键技术问题，达到节能、降耗、减排的目的。本专利技术为了解决其技术问题所采用的技术方案是一种煤基能源化工多联产工艺，将原料煤制成粗煤气，再将粗煤气经过处理制得 合格的合成气，所述合成气用于合成化学品、气体燃料及液体燃料中的至少一种；合格的合成气制得化学品、气体燃料及液体燃料中的至少一种后的剩余气体经膨 胀透平回收能量后，得到降压气体(气体的压强下降至2 3MPa)，此降压气体的一部分输 送至燃气轮机的燃烧室作燃料，推动燃气轮机发电，燃气轮机排出的高温烟气输送至余热 锅炉并与余热锅炉中的水汽进行热交换，高温烟气得到降温，余热锅炉产生过热蒸汽，余热 锅炉产生的过热蒸汽输送至蒸汽轮机并驱动蒸汽轮机发电且供热，实现热能梯级利用；此 降压气体的另一部分再经过膨胀透平进一步降压回收能量，回收能量后后的气体作为还原 剂(压强约为0. 5 1. OMPa)用于还原炼铁或还原炼制其它有色金属。本专利技术的进一步技术方案是所述将原料煤制成粗煤气所采用的方法是原料煤经一系列预处理，获得能满足 气化工艺要求的合格原料，然后与气化剂(包括氧气、富氧空气、空气、水蒸汽等)一起进入 气化炉，并在压强0 IOMPa和温度900 1400°C的条件下进行气化反应，产生粗煤气(含 CO、H2、CO2, H2O 及 H2S、COS 等组份)。将所述的粗煤气制成合格的合成气所采用的方法是粗煤气经洗涤除尘后，该粗 煤气进入变换装置进行变换后送入脱硫脱碳净化工序；也可根据不同产品工艺所需的氢碳 比(H/C)不同，部分进入变换装置进行变换，另外部分不变换，然后两者混合送入脱硫脱碳净化工序；还可以使粗煤气不经过变换直接送入脱硫脱碳净化工序。脱硫脱碳后的气体再 进行脱羰等净化工序后制得合格的合成气。合格的合成气便可送入合成工序去合成化学品 或气、液体燃料产品。为了既用于生产化学品或气、液体燃料产品又进行发电，应采用低氢 碳比(H/C)的合成气，因而应当尽可能的降低粗煤气中CO的变换率，以减少CO变换消耗和 粗煤气的热值损失，为了适应低氢碳比(H/C)的合成气用于合成工艺，可根据需要配以新 型的合成反应器或催化剂。所述还原炼铁和还原炼制有色金属是将所述作为还原剂的气体输送至竖炉或其 它相应装置并与精铁矿石或有色金属矿进行还原反应，制得高纯度的海绵铁或海绵状有色^^ I^l O还原炼铁和有色金属还原炼制过程中竖炉或其它相应装置排出的尾气经过加压、 脱硫脱碳后循环使用。在制成粗煤气过程中气化炉所副产的蒸汽(压强为4 IOMPa)驱动蒸汽轮机发 电；合成化学品或气、液体燃料过程中副产的蒸汽(压强为1 4MPa)驱动空气压缩机和民 用或工业用所需的低压蒸汽。合成的化学品或气、液体燃料，经冷凝分离所得的气体分成三路，第一路气体作为 循环气体，经合成圈内的循环压缩机，压缩后继续用于合成化学品或气、液体燃料；第二路 气体作为燃料气，用于驱动燃气轮机发电；第三路气体作为还原气，用于铁或有色金属及其 他物质的还原炼制等。本专利技术以煤为原料，按照所拥有的煤种和确定的多联产项目选择适宜的煤气化工 艺，通过煤的气化获取粗煤气。同时根据多联产项目的工艺需要，将各项目合理配置，使其 形成上下游的优化组合、有机的耦合集成。然后，按照项目的需要使获得的粗煤气连贯的通 过各项目装置，进行产品的生产。因此，本专利技术是关于煤、化、电、冶、热等产业的有机耦合和 优化配置以及粗煤气中有效组分的合理、综合利用，以达到资源节约、能耗降低、产品成本 下降的目的。本专利技术的有益效果是该煤基能源化工多联产工艺将化、电、冶、热有机的结合起 来，解决学科及产业之间的集成耦合、控制优化，解决化、冶、电、热合理匹配及灵活调峰等 关键技术问题，将能量梯级合理利用，达到了节能、降耗、减排的目的，该煤基能源化工多联 产工艺体现了循环经济“3R”原则，即减量化、再利用、资源化。附图说明图1为实施例1所述试验示范项目工艺流程图；图2为实施例2所述试验示范项目工艺流程图。具体实施例方式结合下面实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1 某120万吨/年甲醇联产400丽发电及50万吨/年海绵铁项目为该煤 基能源化工多联产工艺的试验示范项目。主要设备如下6台多喷嘴对置式气化炉，采取半 废锅流程，单台煤气化炉日投煤量为2000吨(以收到基计)；2套低热值9E燃气-蒸汽联 合循环发电机组；2套60万吨/年甲醇合成装置；1套50万吨/年海绵铁竖炉还原装置；1套硫回收装置；配套建设2 X 12000t/d海水淡化工程及相应配套的公用工程。该项目的工艺流程如图1所示。原料煤经一系列预处理，获得能满足气化工艺要求的合格原料，然后与气化剂 (包括氧气、富氧空气、空气、水蒸汽等)一起进入气化炉，并在压强8. 7MPa和温度1300 1400°C的条件下进行气化反应，产生含C0、H2、C02、H20及H2S、C0S等组份的粗煤气。粗煤气 经洗涤除尘后，少部分粗煤气进入变换装置进行变换，然后与大部分未变换的粗煤气混合 送入脱硫脱碳净化工序；粗煤气也可不经过变换直接送入脱硫脱碳净化工序。从变换装置装置来的变换气经脱硫脱碳后直接送入甲醇合成系统合成甲醇。从 甲醇合成塔中出来的剩余气体经膨胀透平回收能量后，得到降压气体(气体的压强下降至 2 3MPa)，此降压气体的一部分输送至9E燃气轮机的燃烧室作燃料，推动燃气轮机发电， 燃气轮机排出的高温烟气输送至余热锅炉并与余热锅炉中的水汽进行热交换，高温烟气得 到降温，余热锅炉产生各种参数的过热蒸汽，余热锅炉产生的过热蒸汽输送至蒸汽轮机并 驱动蒸汽轮机发电且供热，实现热能梯级利用；此降压气体的另一部分再经过膨胀透平进一步降压回收能量，回收能量后的气体 (压强约为0. 5 1. OMPa)作为还原剂输送至竖炉并与精铁矿石团矿进行还原反应，制得高 纯度的海绵铁。竖炉顶部排出的尾气经过加压、脱硫脱碳净化处理后与补充气混合再进入 竖炉循环使用。装置系统中所有蒸汽均采取分级利用，高压蒸汽用于发电；中压蒸汽用于驱动； 低压蒸汽用于供热，也包括用于脱除海水中的大部分盐分，使处理后的海水符合民用水标 准。该项目采用本专利技术所述煤基能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤基能源化工多联产工艺，其特征在于：　　将原料煤制成粗煤气，再将粗煤气经过处理制得合格的合成气，所述合成气可合成化学品、气体燃料及液体燃料中的至少一种；　　合格的合成气制得化学品、气体燃料及液体燃料中的至少一种后的剩余气体经膨胀透平回收能量后，得到降压气体，此降压气体的一部分作为燃气轮机的燃料，推动燃气轮机发电，燃气轮机排出的高温烟气经余热锅炉回收显热，并产生过热蒸汽，余热锅炉产生的过热蒸汽用于驱动蒸汽轮机发电并供热；此降压气体的另一部分再经过膨胀透平进一步降压回收能量，回收能量后的气体作为还原炼铁和还原炼制其它有色金属的还原剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：方德巍，庞治，周渊，丁辉，房鼎业，王辅臣，楼寿林，吕仲明，
申请(专利权)人：江苏煤化工程研究设计院有限公司，化工行业生产力促进中心，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]