專利名稱：一種煤化工熱解氣化耦合一體化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煤化工技術(shù)領(lǐng)域，涉及以煤炭熱解氣化為核心的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，具體涉及一種煤化工熱解氣化耦合一體化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及工藝。
背景技術(shù)：
我國(guó)是“貧油、少氣、煤炭資源相對(duì)豐富”的國(guó)家。但煤炭利用一直處于一種單一發(fā)展煤炭生產(chǎn)、不注重煤炭綜合利用的不合理產(chǎn)業(yè)布局，電力、化工和其他行業(yè)在技術(shù)工藝、設(shè)備設(shè)施上的不足以及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上的不合理，致使我國(guó)的單位產(chǎn)值能耗是發(fā)達(dá)國(guó)家的3-4倍。隨著煤炭消耗的增加，面臨的環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越多。另外，我國(guó)對(duì)原油和天然氣的依存度也逐年增加。因此尋求資源消耗少、能源轉(zhuǎn)化效率高、油氣收率高、半焦品質(zhì)好、產(chǎn)品效益最大化、節(jié)能減排的煤炭綜合利用路線，對(duì)我國(guó)能源戰(zhàn)略具有重要意義。利用煤炭聯(lián)產(chǎn)電力、化學(xué)產(chǎn)品及液體燃料等的多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)是經(jīng)濟(jì)、潔凈利用煤炭的重要途徑之一。目前多聯(lián)產(chǎn)的主要技術(shù)方向可以分為如下幾類:(1)以煤熱解為基礎(chǔ)的熱電氣多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)；(2)以煤部分 氣化為基礎(chǔ)的熱電氣多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)；(3)以煤完全氣化為基礎(chǔ)的熱電氣多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)。目前主要應(yīng)用的是熱解燃燒多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)。以煤部分(或完全)氣化為基礎(chǔ)的熱電氣多聯(lián)產(chǎn)主要不足之處在于約占煤炭總量4-12%的高附加值焦油成分幾乎全部轉(zhuǎn)化為煤氣，與煤制油理念不符，不利于改善我國(guó)貧油現(xiàn)狀，煤炭綜合利用效率低。目前主要發(fā)展的技術(shù)是熱載體熱解技術(shù)與循環(huán)流化床燃燒技術(shù)相結(jié)合的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，但獲得的煤氣主要以干餾煤氣為主，所以煤氣產(chǎn)量比較低、熱值不高，焦油產(chǎn)率低，加之目前我國(guó)燃燒技術(shù)水平低下、效率低，環(huán)保效益低、能量得不到循環(huán)利用，限制了系統(tǒng)煤炭利用效率的進(jìn)一步的提高。因此目前煤炭利用存在能源利用效率低、焦油產(chǎn)率低、熱解氣品質(zhì)差和熱解半焦利用困難、環(huán)保等問(wèn)題，達(dá)不到節(jié)能減排、原料和產(chǎn)品方案靈活、產(chǎn)品效益最大的多聯(lián)產(chǎn)目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷提供一種煤化工熱解氣化耦合一體化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及工藝，解決目前煤炭利用存在能源利用效率低、熱解半焦利用困難的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)油、氣、化、電、熱的合理配置，達(dá)到節(jié)能減排、產(chǎn)品效益大的目的。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:—種煤化工熱解氣化耦合一體化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，包括備煤?jiǎn)卧?、熱解氣化耦合系統(tǒng)A和多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)B ;所述熱解氣化耦合系統(tǒng)A包括耦合于一體的熱解單元和氣化單元，熱解單元包括原煤入口、凈化煤氣出口、凈化焦油出口和半焦出口，氣化單元包括凈化氣化氣出口、灰渣出口和氣化劑入口 ；備煤?jiǎn)卧c熱解單元原煤入口連通；所述多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)B包括與熱解單元凈化煤氣出口連接的凈化煤氣分離單元，與熱解單元凈化焦油出口連接的凈化焦油分離單元，分別與氣化單元凈化氣化氣出口連接的化工產(chǎn)品合成單元和IGCC單元；凈化焦油分離單元依次連接有煤焦油加氫精制單元和油品分離單元。
所述凈化煤氣分離單元出口與H2分離單元入口連通，H2分離單元出口與煤焦油加氫精制單元連接。所述多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)B包括油品調(diào)和單元，所述化工產(chǎn)品合成單元包括費(fèi)托合成單元、醇類合成單元和羰基化合成單元，油品調(diào)和單元分別與油品分離單元和費(fèi)托合成單元連接。所述熱解單元包括熱解爐，熱解爐氣體出口依次連接第一氣固分離器、氣液分離器、電捕焦油器和第一氣體凈化器，第一氣體凈化器出口與凈化煤氣分離單兀連接；氣液分離器液體出口依次連接油水分離器和焦油凈化器，焦油凈化器出口與凈化焦油分離單元連接；熱解爐半焦出口與半焦分流器入口連接，半焦分流器出口與熄焦鈍化設(shè)備入口相連接;所述氣化單元包括氣化爐，氣化爐氣體出口依次連接有第二氣固分離器和第二氣體凈化器，第二氣體凈化器出口分別與化工產(chǎn)品合成單元和IGCC單元連接；半焦分流器出口分為兩路，一路與熄焦鈍化設(shè)備入口相連接，另一路與氣化爐半焦入口連接。所述第一氣 體凈化器出口分為兩路，一路與凈化煤氣分離單元連接，另一路與熱解爐熱載體氣體入口連通。所述第二氣固分離器出口分為兩路，一路與第二氣體凈化器入口連通，另一路與熱解爐熱載體氣體入口連通。所述氣化爐設(shè)置有原煤入口，氣化爐原煤入口與備煤?jiǎn)卧噙B通。一種煤化工熱解氣化耦合一體化多聯(lián)產(chǎn)工藝，包括以下步驟:(I)原煤在備煤?jiǎn)卧?，?jīng)洗選篩分、干燥后送入熱解爐中，在500°C 800°C進(jìn)行熱解反應(yīng)得到荒煤氣和熱解半焦；(2)將步驟(I)熱解爐生成的荒煤氣送入氣固分離器進(jìn)行荒煤氣的除塵，經(jīng)氣固分離器分離出的除塵煤氣送入氣液分離器，經(jīng)氣液分離器分離出氣態(tài)產(chǎn)物和液態(tài)產(chǎn)物，其中氣態(tài)產(chǎn)物送入電捕焦油器中除去其中殘存的焦油后，送入氣體凈化器凈化得到凈化煤氣；其中液態(tài)產(chǎn)物送入油水分離器進(jìn)行油水分離，分離出的焦油送入焦油凈化器凈化得到凈化焦油；將步驟(I)熱解爐生成的熱解半焦送入半焦分流器，分流后的部分熱解半焦送入熄焦鈍化設(shè)備，經(jīng)熄焦、鈍化處理后得到可直接利用的半焦原料，經(jīng)半焦分流器分流后的部分熱解半焦與氣化劑一起送入氣化爐，在800 1300°C進(jìn)行半焦氣化反應(yīng)，經(jīng)氣化爐出來(lái)的氣化氣送入氣固分離器，經(jīng)氣固分離器分離出的灰渣和氣化爐氣化后剩余的灰渣，作為加工利用的原料灰渣；經(jīng)氣固分離器除塵凈化后的除塵氣化氣送入氣體凈化器經(jīng)凈化得到凈化氣化氣；(3)將步驟(2)得到的凈化煤氣送入凈化煤氣分離單元進(jìn)行分離，分離出CH4, CO、H2合成氣和CO2,利用CO2生產(chǎn)得到碳酸二甲酯/可降解塑料，利用CH4生產(chǎn)得到天然氣，利用CO和H2合成得到氨、尿素和碳銨；將步驟(2)得到的凈化焦油送入凈化焦油分離單元，分離出輕質(zhì)組分酚類和芳烴及重質(zhì)組分浙青質(zhì)，分離出輕、重組分的煤焦油送入煤焦油加氫精制單元，經(jīng)煤焦油加氫精制單元后得到混合油品，混合油品送入油品分離單元，經(jīng)處理后得到石腦油、燃料油；將步驟(2)得到的凈化氣化氣一部分送入醇類合成單元，經(jīng)處理得到甲醇、乙二醇、混合醇；一部分凈化氣化氣送入費(fèi)托合成單元合成得到油品；一部分凈化氣化氣送入IGCC單元用于發(fā)電；一部分凈化氣化氣送入羰基化合成單元處理得到醋酸。將步驟(3)凈化煤氣分離單兀分離出的CO、H2合成氣一部分用于合成氨、尿素和碳銨，一部分經(jīng)H2分離單元分離出H2, H2送入被煤焦油加氫精制單元作為H2來(lái)源。將步驟(3)油品分離單元處理后得到石腦油、燃料油和費(fèi)托合成單元合成得到油品送入油品調(diào)和單元合成得到高品質(zhì)液體燃料。本發(fā)明的煤化工熱解氣化耦合一體化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及工藝，以煤炭中低溫?zé)峤?氣化為核心，熱解半焦作為氣化氣原料，解決半焦利用困難的問(wèn)題，將煤炭熱解氣化與油、氣、化、電、熱的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量轉(zhuǎn)化的集成，達(dá)到煤炭資源的分級(jí)利用、價(jià)值提升、利用效率和經(jīng)濟(jì)效益的最大化，提高能源利用效率，原料可以靈活利用用于生產(chǎn)不同的產(chǎn)品，同時(shí)實(shí)現(xiàn)油、氣、化、電、熱的合理配置，達(dá)到節(jié)能減排、產(chǎn)品效益大的目的，減少工藝流程和投資運(yùn)行費(fèi)，同時(shí)還可以做到煤炭利用過(guò)程環(huán)境友好，達(dá)到節(jié)能減排的目的。本發(fā)明最大限度地包容多產(chǎn)品聯(lián)產(chǎn)(油、氣、化、電、熱)，具有能源資源綜合互補(bǔ)、產(chǎn)品靈活化、高增值化以及高市場(chǎng)需求變動(dòng)適應(yīng)性等特點(diǎn)，可最大限度地將物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)化過(guò)程和污染物控制過(guò)程一體化，具有低能耗、低成本的有害物質(zhì)排放控制和污染極小化等潛力。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖2為圖1中熱解氣化耦合單元的結(jié)構(gòu)框圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例二的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為圖3中熱解氣化耦合單元的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例一:如圖1所示，本發(fā)明包括備煤?jiǎn)卧?、熱解-氣化耦合系統(tǒng)A和多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)B。熱解-氣化耦合系統(tǒng)A包括耦合于一體的熱解單元2、氣化單元8，其中熱解單元如附圖2所示，包括熱解爐13、第一氣固分離器14、氣液分離器15、油水分離器16、焦油凈化器17、電捕焦油器18、第一氣體凈化器19、半焦分流器20和熄焦鈍化設(shè)備21 ;氣化單元包括氣化爐22、第二氣固分離器23和第二氣體凈化器27。各部件之間如附圖2所示的通過(guò)管路相連接，具體的熱解爐13的兩個(gè)輸出端通過(guò)管路分別連接于第一氣固分離器14的輸入端和半焦分流器20的輸入端，第一氣固分離器14的固態(tài)分離物的輸出端通過(guò)管路連接于半焦分流器20的輸入端，第一氣固分離器14的氣態(tài)分離物的輸出端通過(guò)管路連接于氣液分離器15的輸入端，氣液分離器15的氣態(tài)分離物的輸出端通過(guò)管路連接于電捕焦油器18的輸入端，電捕焦 油器18的輸出端通過(guò)管路連接于第一氣體凈化器19的輸入端,氣液分離器15的液態(tài)分離物的輸出端通過(guò)管路連接于油水分離器16的輸入端，油水分離器16的焦油輸出端通過(guò)管路連接于焦油凈化器17的輸入端，半焦分流器20的兩個(gè)分流輸出端通過(guò)管路分別連接于熄焦鈍化設(shè)備21的輸入端和氣化爐22的輸入端，氣化爐22的輸出端通過(guò)管路連接于第二氣固分離器23的輸入端，第二氣固分離器23的輸出端通過(guò)管路分別連接于熱解爐13的輸入端和第二氣體凈化器27的輸入端。熱解氣化耦合系A(chǔ)工藝流程如下:原煤在備煤?jiǎn)卧狪中，經(jīng)洗選篩分、干燥或經(jīng)一系列預(yù)處理(不同氣氛、溶脹處理等)，獲得能滿足工藝要求的原料煤a。原料煤a送入熱解爐13中，在500°C 800°C條件下，原料煤a進(jìn)行熱解反應(yīng)。從熱解爐13上部產(chǎn)出含0)、!12、014、0)2、02、43、焦油、粉焦等組分的荒煤氣，在熱解爐底部產(chǎn)出熱解半焦。熱解爐13生成的荒煤氣送入第一氣固分離器14，進(jìn)行荒煤氣的除塵。經(jīng)第一氣固分離器14分離出粉焦返回送入半焦分流器20中，用于后續(xù)半焦的綜合利用環(huán)節(jié)。經(jīng)第一氣固分離器14分離出的除塵煤氣送入氣液分離器15，經(jīng)其分離出氣態(tài)產(chǎn)物和液態(tài)產(chǎn)物，其中的氣態(tài)產(chǎn)物送入電捕焦油器18中進(jìn)一步除去其中殘存的焦油后，送入第一氣體凈化器19中脫除氮、硫等組分的氣體雜質(zhì)，得到凈化煤氣b，其中的液態(tài)產(chǎn)物送入油水分離器16進(jìn)行油水分離，分離出的焦油送入焦油凈化器17，進(jìn)一步凈化得到凈化焦油C。經(jīng)油水分離器16分離出的水分，可經(jīng)處理后供工業(yè)用水循環(huán)使用，基本實(shí)現(xiàn)零污水排放。凈化 煤氣b和凈化焦油C，分別送入多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)B，根據(jù)原料性質(zhì)和產(chǎn)品需要，進(jìn)行后續(xù)加工。從熱解爐13底部獲得的熱解半焦通過(guò)管路送入半焦分流器20后，分流后的部分熱解半焦送入熄焦鈍化設(shè)備21，經(jīng)熄焦、鈍化處理后得到可直接利用的半焦原料d，經(jīng)半焦分流器20分流后的部分熱解半焦與氣化劑g (O2、空氣或水蒸氣等)一起送入氣化爐22，在800 1300°C范圍進(jìn)行半焦氣化反應(yīng)，經(jīng)氣化爐22出來(lái)的氣化氣(含CO、H2, CO2, CH4, 02、H2S、灰渣等)送入第二氣固分離器23，經(jīng)第二氣固分離器23分離出的灰渣和氣化爐22氣化后剩余的灰渣，作為加工利用的原料灰渣f，送入多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)B，進(jìn)行后續(xù)加工。經(jīng)第二氣固分離器23除塵凈化后的除塵氣化氣，一少部分送入熱解爐13，提供熱解需要的熱量，其余送入第二氣體凈化器27，除去含硫、氮等組分的氣體，經(jīng)凈化得到的凈化氣化氣e送入多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)B，用于后續(xù)化學(xué)品、油品、電力等的生產(chǎn)。為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)熱量的循環(huán)利用率、實(shí)現(xiàn)多聯(lián)產(chǎn)產(chǎn)品方案的靈活性，本發(fā)明將經(jīng)第二氣固分離器23分離出來(lái)的部分除塵氣化氣通過(guò)管路導(dǎo)入熱解爐13，以循環(huán)供給熱解需要的熱量。此外，凈化煤氣b也可經(jīng)處理后經(jīng)管道送入熱解爐13中，解決因氣化不足或氣化氣主要用于多聯(lián)產(chǎn)而致使熱解爐熱量供給不足的問(wèn)題。為了進(jìn)一步拓寬煤種的適用范圍、提高多聯(lián)產(chǎn)產(chǎn)品方案的靈活性，可將原煤經(jīng)備煤?jiǎn)卧狪處理得到合格的用于氣化的原料，通過(guò)管路送入氣化爐22中，單獨(dú)作為氣化原料或參與半焦氣化。本發(fā)明可同時(shí)兼顧原料和產(chǎn)品方案的靈活性。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)還在于，因氣化氣含有H2、CH4等利于熱解的活化組分，可實(shí)現(xiàn)原料煤和含氫等活化組分的共熱解，提高焦油產(chǎn)率、改善半焦品質(zhì)。因用半焦氣化氣或凈化煤氣作為熱解爐的熱載體，熱解煤氣中幾乎不含N2，熱解煤氣熱值高、品質(zhì)好。同時(shí)本發(fā)明熱解工藝靈活，可在可在熱解爐中加氫或催化劑，實(shí)現(xiàn)加氫熱解或加氫催化熱解。多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)B主要包括凈化煤氣分離單元3、H2分離單元4、凈化焦油分離單元5、煤焦油加氫精制單元6、油品分離單元7、費(fèi)托合成單元9、醇類合成單元10、羰基化合成單兀 11、IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle 整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng))單元12和油品調(diào)和單元24等環(huán)節(jié)。各部件之間如附圖1所示的通過(guò)管路相連接，具體的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)B的凈化煤氣分離單元3的輸入端通過(guò)管路連接于熱解-氣化耦合單元(A)的凈化煤氣b輸出端，具體是連接于其中的第一氣體凈化器19的輸出端。凈化焦油分離單元5的輸入端通過(guò)管路連接于熱解-氣化耦合單元(A)的凈化焦油c的輸出端，具體是連接于其中的焦油凈化器17的輸出端。凈化焦油分離單元5的輸出端通過(guò)管道連接于煤焦油加氫精制單元6的輸入端；煤焦油加氫精制單元6通過(guò)管道分別連接于H2分離單元4 (可采用變壓吸附或膜分離等)的輸出端和油品分離單元7的輸入端；費(fèi)托合成單元9、醇類合成單元10、羰基化合成單元11及IGCC單元12的輸入端通過(guò)管道分別連接于熱解-氣化耦合單元A的凈化氣化氣輸出端e，具體是連接于第二氣體凈化器27的輸出端。油品調(diào)和單元24的輸入端通過(guò)管道分別與費(fèi)托合成單元9和油品分離單元7得到的產(chǎn)品相連接。多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)B工藝流程如下:熱解-氣化耦合系統(tǒng)A輸出的凈化煤氣b通過(guò)管路送入多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)B的凈化煤氣分離單元3對(duì)凈化煤氣不同組分進(jìn)行分離，分離出CH4, CO2和合成氣CO、H2等不同的組分。CO2用于碳酸二甲酯/可降解塑料等；甲烷用于LNG (液化氣)等。CO和H2 —部分用于合成氨、尿素和碳銨等產(chǎn)品，一部分經(jīng)H2分離單元4 (可采用變壓吸附或膜分離等)分離出H2,H2送入煤焦油加氫精制單元6，作為部分H2來(lái)源。熱解-氣化耦合系統(tǒng)A輸出的凈化焦油c通過(guò)管路送入凈化焦油分離單元5，分離出酚類、芳烴等輕質(zhì)組分及重質(zhì)組分浙青質(zhì)。輕質(zhì)組分用于酚類及BTX的生產(chǎn)、后續(xù)加工，重質(zhì)組分用于合成碳素材料等。分離出輕、重組分的煤焦油送入煤焦油加氫精制單元6，用于煤焦油的加氫精制和處理，其中部分H2來(lái)源于經(jīng)變壓吸附或膜分離等的H2分離單元4。經(jīng)煤焦油加氫精制單元6后得到的混合油品送入油品分離單元7，經(jīng)精餾等方式處理后得到石腦油、燃料油(汽油、柴油等)等油品。為了飽和煤焦油中的烯烴，脫除硫、氮、氧等雜質(zhì)，改善來(lái)提聞?dòng)推奉伾?，提聞十TK燒值和聞安定性，加入聞耐水、抗結(jié)焦和聞脫氣活性加氧精制催化劑。煤焦油經(jīng)加氫精制得到的石腦油、汽油、柴油等一部分可直接作為燃料或溶劑使用，對(duì)油品質(zhì)要求高時(shí)，石腦油、汽油、柴油等和經(jīng)費(fèi)托合成得到的油品送入油品調(diào)和單元24，得到高品質(zhì)液體燃料， 以滿足更高的需求。熱解-氣化耦合系統(tǒng)A的熱解單元2輸出的熱解半焦經(jīng)熄焦、鈍化處理后可直接利用的原料半焦d主要用于電石產(chǎn)業(yè)，合成BD0/PBT，也可用于鐵合金、高爐噴吹、高效吸附齊U、發(fā)電、民用燃料或氣化原料等。熱解-氣化耦合系統(tǒng)A的氣化單元8輸出的凈化氣化氣e，一部分用于化工品的生產(chǎn)主要包括醇類合成單元10、羰基化合成單元11、其他化工類產(chǎn)品；一部分用于油品合成(費(fèi)托合成單元9);一部分用于發(fā)電(IGCC單元12)。凈化氣化氣e送入醇類合成單元10，經(jīng)不同處理方式得到甲醇、乙二醇、混合醇等。凈化氣化氣e送入羰基化單元10，合成得到醋酸等。此外，根據(jù)凈化氣化氣e的品質(zhì)和對(duì)多聯(lián)產(chǎn)產(chǎn)品的不同需求，凈化氣化氣e送入不同的加工單元，生產(chǎn)其他化工類產(chǎn)品。凈化氣化氣e送入費(fèi)托合成單元9，經(jīng)F-T合成油品與煤焦油加氫精制單元6處理后得到的石腦油、汽油、柴油等調(diào)和，獲得高品質(zhì)液體燃料，緩解我國(guó)原油壓力。凈化氣化氣e送入IGCC單元12，將半焦氣化和電力結(jié)合，實(shí)現(xiàn)煤化工和電力的耦合。熱解-氣化耦合系統(tǒng)A的氣化單元8輸出的灰渣和經(jīng)氣化單元8中的第二氣固分離器23排出的灰渣作為加工利用的原料灰渣f，用于建筑、水泥、化工、提取稀有金屬等。實(shí)施例二:如圖3所示，為了使裝置更簡(jiǎn)易、易于調(diào)配和控制，本發(fā)明將附圖1中的熱解單元2的熱解爐13和氣化單元8的氣化爐22及半焦分流器20集成在一個(gè)裝置中，實(shí)現(xiàn)原料煤熱解和氣化的耦合。包括備煤?jiǎn)卧?、熱解氣化耦合單元25及多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)B。熱解氣化耦合單元25如附圖4所示，包括熱解氣化爐26、第一氣固分離器14、氣液分離器15、油水分離器16、焦油凈化器17、電捕焦油器18、第一氣體凈化器19、熄焦鈍化設(shè)備21、第二氣固分離器23和第二氣體凈化器27。各部件之間如附圖4所示的通過(guò)管路相連接，具體的熱解氣化爐26的熱解段頂部的輸出端通過(guò)管路連接于第一氣固分離器14的輸入端，第一氣固分離器14的固態(tài)分離物的輸出端通過(guò)管路連接于熱解氣化爐氣化段的輸入端，第一氣固分離器14的氣態(tài)分離物的輸出端通過(guò)管路連接于氣液分離器15的輸入端，氣液分離器15的氣態(tài)分離物輸出端通過(guò)管路連接于電捕焦油器18的輸入端，電捕焦油器18通過(guò)管路連接于第一氣體凈化器19的輸入端，氣液分離器15的液態(tài)分離物的輸出端通過(guò)管路連接于油水分離器16的輸入端，油水分離器16的輸出端通過(guò)管路連接于焦油凈化器17的輸入端，熱解氣化爐26熱解段底部引出部分半焦通過(guò)管路連接于熄焦鈍化設(shè)備21。熱解氣化爐26氣化段頂部的輸出端通過(guò)管路連接于第二氣固分離器23的輸入端，第二氣固分離器23的輸出端通過(guò)管路連接于第二氣體凈化器27的輸入端。熱解氣化耦合單元25工藝流程如下:原煤在備煤?jiǎn)卧狪中，經(jīng)洗選篩分、干燥或經(jīng)一系列預(yù)處理(不同氣氛、溶脹處理等)，獲得能滿足工藝要求的原料煤a。原料煤a送入熱解氣化爐26的熱解段，在500°C 800°C條件下，進(jìn)行熱解反應(yīng)，從熱解段上部產(chǎn)出荒煤氣(含CO、H2、CH4, CO2、02、H2S、焦油、粉焦等)，熱解段下部產(chǎn)出熱解半焦。熱解氣化爐26熱解段生成的荒煤氣送入第一氣固分離器14，將其中混有粉焦雜質(zhì)進(jìn)行分離，經(jīng)第一氣固分離器14分離出粉焦返回輸送到熱解氣化爐26的氣化段，在800 1300°C進(jìn)`行氣化，經(jīng)第一氣固分離器14分離出的除塵煤氣送入氣液分離器15，經(jīng)其分離出氣態(tài)產(chǎn)物和液態(tài)產(chǎn)物，其中的氣態(tài)產(chǎn)物送入電捕焦油器18中進(jìn)一步除去其中殘存的焦油后，送入第一氣體凈化器19，脫除含氮、硫等組分的氣體雜質(zhì)，得到凈化煤氣b，其中的液態(tài)產(chǎn)物送入油水分離器16進(jìn)行油水分離，分離出的焦油送入焦油凈化器17，進(jìn)一步凈化得到凈化焦油C。經(jīng)油水分離器16分離出的水分，可經(jīng)處理后供工業(yè)用水循環(huán)使用，基本實(shí)現(xiàn)零污水排放。凈化煤氣b和凈化焦油c根據(jù)原料性質(zhì)和產(chǎn)品需要，分別送入多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)B，進(jìn)行后續(xù)加工。從熱解氣化爐26熱解段下部出來(lái)的部分熱解半焦部分通過(guò)管路送入熄焦鈍化設(shè)備21，經(jīng)處理后得到可直接利用的半焦原料d，送入多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)B，其余半焦在熱解氣化爐26的氣化段進(jìn)行800 1300°C的氣化反應(yīng)，經(jīng)氣化段上部出來(lái)的氣化氣含C0、H2、C02、CH4、
02、H2S、灰渣等送入第二氣固分離器23，經(jīng)第二氣固分離器23分離出的灰渣和氣化爐22氣化剩余的灰渣作為加工利用的原料灰渣f，送入多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)B，進(jìn)行后續(xù)加工。經(jīng)第二氣固分離器23除塵后的除塵氣化氣送入第二氣體凈化器27，除去含氮、硫等成分的氣體雜質(zhì)后，得到的凈化氣化氣e送入多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)B用于后續(xù)化學(xué)品、油品、電力等的生產(chǎn)。實(shí)現(xiàn)油、氣、化、電、熱的多聯(lián)產(chǎn)。多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)連接方式及工藝流程同附圖1中的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)B。
在該系統(tǒng)中，原料煤的熱解和氣化在一個(gè)裝置熱解氣化爐26中完成，分段實(shí)現(xiàn)煤炭的熱解和氣化，減少設(shè)備，節(jié)能。本發(fā)明可根據(jù)企業(yè)和用戶需求，靈活選擇原料和系統(tǒng)工藝。原料煤可以是原煤或經(jīng)預(yù)處理過(guò)的煤，該工藝系統(tǒng)熱解技術(shù)可以選擇滾筒式、固定床、流化床、沉降床、夾帶床、移動(dòng)床等多種形式中的一種，熱解工藝可以是加氫熱解、催化加氫熱解、和其他含氫物質(zhì)共熱解等。氣化技術(shù)可從魯奇氣化技術(shù)、灰熔聚氣化技術(shù)及U-GAS氣化技術(shù)、K-T氣化技術(shù)等成熟的技術(shù)中選擇其中的一種。以煤炭的中低溫?zé)峤?氣化耦合為核心制備高產(chǎn)率焦油、高品質(zhì)煤氣及高熱值半焦等產(chǎn)品，從而實(shí)現(xiàn)油、氣、化、電、熱的多聯(lián)產(chǎn)，達(dá)到煤炭的分質(zhì)清潔高效轉(zhuǎn)化和能量的梯級(jí)利用。結(jié)合上述實(shí)施例和工藝流程，本發(fā)明還提供了一種煤化工熱解氣化耦合一體化多聯(lián)產(chǎn)工藝，包括以下步驟:(I)原煤在備煤?jiǎn)卧?，?jīng)洗選篩分、干燥后送入熱解爐中，在500°C 800°C進(jìn)行熱解反應(yīng)得到荒煤氣和熱解半焦；(2)將步驟(I)熱解爐生成的荒煤氣送入氣固分離器進(jìn)行荒煤氣的除塵，經(jīng)氣固分離器分離出的除塵煤氣送入氣液分離器，經(jīng)氣液分離器分離出氣態(tài)產(chǎn)物和液態(tài)產(chǎn)物，其中氣態(tài)產(chǎn)物送入電捕焦油器中除去其中殘存的焦油后，送入氣體凈化器凈化得到凈化煤氣；其中液態(tài)產(chǎn)物送入油水分離器進(jìn)行油水分離，分離出的焦油送入焦油凈化器凈化得到凈化焦油；將步驟(I)熱解爐生成的熱解半焦送入半焦分流器，分流后的部分熱解半焦送入熄焦鈍化設(shè)備，經(jīng)熄焦、鈍化處理后得到可直接利用的半焦原料，經(jīng)半焦分流器分流后的部分熱解半焦與氣化劑一起送入氣化爐，在800 1300°C進(jìn)行半焦氣化反應(yīng)，經(jīng)氣化爐出來(lái)的氣化氣送入氣固分離器，經(jīng)氣固分離器分離出的灰渣和氣化爐氣化后剩余的灰渣，作為加工利用的原料灰渣；經(jīng)氣固分離器除塵凈化后的除塵氣化氣送入氣體凈化器經(jīng)凈化得到凈化氣化氣；(3)將步驟(2)得 到的凈化煤氣送入凈化煤氣分離單元進(jìn)行分離，分離出CH4, CO2和合成氣CO、H2，利用CO2生產(chǎn)得到碳酸二甲酯/可降解塑料，利用CH4生產(chǎn)得到天然氣，利用CO和H2合成得到氨、尿素和碳銨；將步驟(2)得到的凈化焦油送入凈化焦油分離單元，分離出輕質(zhì)組分酚類和芳烴及重質(zhì)組分浙青質(zhì)，分離出輕、重組分的煤焦油送入煤焦油加氫精制單元，經(jīng)煤焦油加氫精制單元后得到混合油品，混合油品送入油品分離單元，經(jīng)處理后得到石腦油、燃料油；將步驟(2)得到的凈化氣化氣一部分送入醇類合成單元用經(jīng)處理得到甲醇、乙二醇、混合醇；一部分凈化氣化氣送入費(fèi)托合成單元合成得到油品；一部分凈化氣化氣送入IGCC單元得到電能；一部分凈化氣化氣送入羰基化合成單元處理得到醋酸。作為本發(fā)明工藝的進(jìn)一步優(yōu)化方案，將步驟(3)凈化煤氣分離單元分離出的CO、H2合成氣一部分用于合成氨、尿素和碳銨,一部分經(jīng)H2分離單兀分離出H2, H2送入被煤焦油加氫精制單元作為部分H2來(lái)源。作為本發(fā)明工藝的進(jìn)一步優(yōu)化方案，將步驟(3)油品分離單元處理后得到石腦油、燃料油和費(fèi)托合成單元合成得到油品送入油品調(diào)和單元合成得到高品質(zhì)液體燃料。本發(fā)明相比傳統(tǒng)多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)和工藝還具有以下效果:
1、熱量自平衡熱解-氣化耦合技術(shù)利用熱解半焦為氣化原料，氣化氣或熱解煤氣作為熱載體為熱解爐提供熱量，無(wú)需外加燃?xì)?，在熱量上?shí)現(xiàn)自平衡。2、產(chǎn)物指標(biāo)優(yōu)良熱解-氣化耦合技術(shù)中，熱解工藝采用半焦氣化產(chǎn)生的氣化氣作為氣體熱載體，無(wú)其它氣體介入，產(chǎn)生的熱解氣主要成分為C0、CH4和H2，含有少量的N2，熱值高、品質(zhì)較好。同時(shí)氣化氣中含有H2、CH4等有利于加氫熱解的活性組分，因此能夠提高焦油產(chǎn)率，且焦油中高附加值輕質(zhì)組分多，油品品質(zhì)高，可代替部分石油原料用于油品的加工。熱解煤氣合成氣成分高，可直接提取LNG和H2 ;熱解焦油輕質(zhì)組分含量高，可最大限度的獲得石腦油和汽油柴油等；高品質(zhì)的半焦中粉焦用于氣化原料，解決了粉焦利用困難的問(wèn)題。其余半焦根據(jù)需要作為不同工藝和產(chǎn)品加工的原料。3、產(chǎn)品方案靈活煤炭熱解成固體(熱解半焦)、液體(煤焦油)和氣體(熱解煤氣)等三種形態(tài)產(chǎn)物，氣化出來(lái)的氣化氣，可分別根據(jù)需要進(jìn)一步加工，實(shí)現(xiàn)油、氣、化、電、熱的多聯(lián)產(chǎn)。熱解得到的石腦油和氣化經(jīng)費(fèi)托合成得到的油品調(diào)和，得到高品質(zhì)的液體燃料。油、氣、化、電、熱的多聯(lián)產(chǎn)，可根據(jù)煤種不同、工藝變化、市場(chǎng)和用戶需求，可在不同方案中靈活調(diào)整。4、節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢(shì)明顯半焦氣化產(chǎn)生的高溫氣化氣作為熱解系統(tǒng)的熱載體，提供熱解需要的能量，與常規(guī)熱解采用煙氣做熱載體技術(shù)相對(duì)比，單位產(chǎn)品CO2排放量明顯降低。工藝產(chǎn)生的少許廢水，可進(jìn)行初步處理后供多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)工業(yè)用水循環(huán)使用，基本實(shí)現(xiàn)污水零排放。

5、多重耦合的體現(xiàn)( I)熱解-氣化(一體化)耦合技術(shù)實(shí)現(xiàn)了能量耦合熱解-氣化耦合工藝中熱解系統(tǒng)所需的熱量通過(guò)氣化半焦產(chǎn)生的高溫氣化氣的顯熱來(lái)提供或由熱解煤氣經(jīng)處理后提供，使氣化系統(tǒng)中的熱量得到有效利用，有效提高了裝置的綜合熱效率。(2)熱解-氣化(一體化)耦合技術(shù)實(shí)現(xiàn)了物料耦合物料耦合主要體現(xiàn)在兩方面，一是熱解系統(tǒng)產(chǎn)物熱解焦作為氣化系統(tǒng)原料，解決了部分熱解焦的利用問(wèn)題；二是若氣化系統(tǒng)不采用熱解焦，則可選用適宜氣化的煤種，則一個(gè)工藝系統(tǒng)可解決不同煤種的利用問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)煤種的全部利用，原料方案靈活。(3)熱解-氣化(一體化)耦合技術(shù)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品耦合熱解-氣化耦合技術(shù)得到高品質(zhì)產(chǎn)物，進(jìn)一步加工實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品之間的耦合。如得到的甲醇和石腦油經(jīng)耦合制備烯烴，或與重整/耦合制備PX ；乙二醇與PX生產(chǎn)PTA/PET等。(4)熱解-氣化(一體化)耦合技術(shù)實(shí)現(xiàn)了工藝耦合工藝耦合主要體現(xiàn)在兩方面，一是通過(guò)氣化系統(tǒng)的介入，可以改變熱解系統(tǒng)熱解環(huán)境，將常規(guī)熱解改善為加氫熱解；二是熱解-氣化耦合本身特點(diǎn)適宜于引入催化系統(tǒng)，或是改變熱解氣氛或是改變熱解油氣組成，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)焦油的目的。(5)熱解-氣化(一體化)耦合技術(shù)實(shí)現(xiàn)了裝置耦合裝置耦合主要體現(xiàn)在，原來(lái)的熱解裝置和氣化裝置耦合在一起能夠?qū)崿F(xiàn)工藝流程緊湊化，實(shí)現(xiàn)高效率的同時(shí)降低維護(hù)費(fèi)用，節(jié)約動(dòng)力。
權(quán)利要求
1.一種煤化工熱解氣化耦合一體化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于:包括備煤?jiǎn)卧?I)、熱解氣化耦合系統(tǒng)A和多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)B ;所述熱解氣化耦合系統(tǒng)A包括耦合于一體的熱解單元和氣化單元，熱解單元包括原煤入口、凈化煤氣出口、凈化焦油出口和半焦出口，氣化單元包括凈化氣化氣出口、灰渣出口和氣化劑入口 ；備煤?jiǎn)卧?I)與熱解單元原煤入口連通；所述多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)B包括與熱解單元凈化煤氣出口連接的凈化煤氣分離單元(3)，與熱解單元凈化焦油出口連接的凈化焦油分離單元(5)，分別與氣化單元凈化氣化氣出口連接的化工產(chǎn)品合成單元和IGCC單元(12);凈化焦油分離單元(5)依次連接有煤焦油加氫精制單元(6)和油品分離單元(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤化工熱解氣化耦合一體化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于:所述凈化煤氣分尚單兀(3)出口與H2分尚單兀(4)入口連通，H2分尚單兀(4)出口與煤焦油加氫精制單元(6)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤化工熱解氣化耦合一體化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于:所述多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)B包括油品調(diào)和單元(24)，所述化工產(chǎn)品合成單元包括費(fèi)托合成單元(9)、醇類合成單元(10)和羰基化合成單元(11)，油品調(diào)和單元(24)分別與油品分離單元(7)和費(fèi)托合成單元(9)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3所述的煤化工熱解氣化耦合一體化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于:所述熱解單元包括熱解爐(13)，熱解爐氣體出口依次連接第一氣固分離器(14)、氣液分離器(15)、電捕焦油器(18)和第一氣體凈化器(19),第一氣體凈化器(19)出口與凈化煤氣分離單元(3)連接；氣液分離器(15)液體輸出口依次連接油水分離器(16)和焦油凈化器(17)，焦油凈化器(17)出口與凈化焦油分離單元(5)連接；熱解爐(13)半焦出口與半焦分流器(20)入口連接，半焦分流器(20)出口與熄焦鈍化設(shè)備(21)入口相連接； 所述氣化單元包括氣化爐(22)，氣化爐(22)氣體出口依次連接有第二氣固分離器(23)和第二氣體凈化 器(27)，第二氣體凈化器(27)出口分別與化工產(chǎn)品合成單元和IGCC單元(12)連接； 半焦分流器(20)出口分為兩路，一路與熄焦鈍化設(shè)備(21)入口相連接，另一路與氣化爐(22)半焦入口連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的煤化工熱解氣化耦合一體化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于:所述第一氣體凈化器(19)出口分為兩路，一路與凈化煤氣分離單元(3)連接，另一路與熱解爐(13)熱解熱載體氣體入口連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的煤化工熱解氣化耦合一體化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于:所述第二氣固分離器(23)出口分為兩路，一路與第二氣體凈化器(27)入口連通，另一路與熱解爐(13)熱解爐熱載體氣體入口連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的煤化工熱解氣化耦合一體化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于:所述氣化爐(22 )設(shè)置有原煤入口，氣化爐(22 )原煤入口與備煤?jiǎn)卧?I)相連通。
8.一種煤化工熱解氣化耦合一體化多聯(lián)產(chǎn)工藝，其特征在于包括以下步驟: (1)原煤在備煤?jiǎn)卧?，?jīng)洗選篩分、干燥后送入熱解爐中，在500°C 800°C進(jìn)行熱解反應(yīng)得到荒煤氣和熱解半焦； (2)將步驟(I)熱解爐生成的荒煤氣送入氣固分離器進(jìn)行荒煤氣的除塵，經(jīng)氣固分離器分離出的除塵煤氣送入氣液分離器，經(jīng)氣液分離器分離出氣態(tài)產(chǎn)物和液態(tài)產(chǎn)物，其中氣態(tài)產(chǎn)物送入電捕焦油器中除去其中殘存的焦油后，送入氣體凈化器凈化得到凈化煤氣；其中液態(tài)產(chǎn)物送入油水分離器進(jìn)行油水分離，分離出的焦油送入焦油凈化器凈化得到凈化焦油； 將步驟(I)熱解爐生成的熱解半焦送入半焦分流器，分流后的部分熱解半焦送入熄焦鈍化設(shè)備，經(jīng)熄焦、鈍化處理后得到可直接利用的半焦原料，經(jīng)半焦分流器分流后的部分熱解半焦與氣化劑一起送入氣化爐，在800 1300°C進(jìn)行半焦氣化反應(yīng)，經(jīng)氣化爐出來(lái)的氣化氣送入氣固分離器，經(jīng)氣固分離器分離出的灰渣和氣化爐氣化后剩余的灰渣，作為加工利用的原料灰渣；經(jīng)氣固分離器除塵凈化后的除塵氣化氣送入氣體凈化器經(jīng)凈化得到凈化氣化氣； (3)將步驟(2)得到的凈化煤氣送入凈化煤氣分離單元進(jìn)行分離，分離出CH4，CO、H2合成氣和CO2，利用CO2生產(chǎn)得到碳酸二甲酯/可降解塑料，利用CH4生產(chǎn)得到天然氣，利用CO和H2合成得到氨、尿素和碳銨； 將步驟(2)得到的凈化焦油送入凈化焦油分離單元，分離出輕質(zhì)組分酚類和芳烴及重質(zhì)組分浙青質(zhì)，分離出輕、重組分的煤焦油送入煤焦油加氫精制單元，經(jīng)煤焦油加氫精制單元后得到混合油品，混合油 品送入油品分離單元，經(jīng)處理后得到石腦油、燃料油； 將步驟(2)得到的凈化氣化氣一部分送入醇類合成單元，經(jīng)處理得到甲醇、乙二醇、混合醇；一部分凈化氣化氣送入費(fèi)托合成單元合成得到油品；一部分凈化氣化氣送入IGCC單元用于發(fā)電；一部分凈化氣化氣送入羰基化合成單元處理得到醋酸。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的煤化工熱解氣化耦合一體化多聯(lián)產(chǎn)工藝，其特征在于:將步驟(3)凈化煤氣分離單元分離出的C0、H2合成氣一部分用于合成氨、尿素和碳銨，一部分經(jīng)H2分離單元分離出H2, H2送入被煤焦油加氫精制單元作為H2來(lái)源。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的煤化工熱解氣化耦合一體化多聯(lián)產(chǎn)工藝，其特征在于:將步驟(3)油品分離單元處理后得到石腦油、燃料油和費(fèi)托合成單元合成得到油品送入油品調(diào)和單元合成得到高品質(zhì)液體燃料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種煤化工熱解氣化耦合一體化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及工藝，包括備煤?jiǎn)卧?、熱?氣化耦合系統(tǒng)A和多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)B；所述多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)B包括與熱解單元凈化煤氣出口連接的凈化煤氣分離單元；與熱解單元凈化焦油出口連接的凈化焦油分離單元；分別與氣化單元凈化氣化氣出口連接的化工產(chǎn)品合成單元和IGCC單元；凈化焦油分離單元依次連接有煤焦油加氫精制單元和油品分離單元。本發(fā)明的煤化工熱解氣化耦合一體化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及工藝，將煤炭熱解氣化與油、氣、化、電、熱的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量轉(zhuǎn)化的集成，達(dá)到煤炭資源的分級(jí)利用、價(jià)值提升、利用效率和經(jīng)濟(jì)效益的最大化，提高能源利用效率。
文檔編號(hào)C10C3/00GK103160296SQ201310109599
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者尚建選, 閔小建, 鄭化安, 冉偉利, 張志剛, 樊英杰, 苗青, 陳靜升, 張生軍, 馬勇, 賈培軍 申請(qǐng)人:陜西煤業(yè)化工技術(shù)研究院有限責(zé)任公司