[发明专利]一种煤和天然气制取烯烃和氨的热电联产方法及装置

权利要求书

1.一种煤和天然气制取烯烃和氨的热电联产方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)合成气的制备：将煤与水蒸气、空气分离得到的氧气进行气化反应得到水煤气，水煤气经过净化得到煤制合成气；将天然气与二氧化碳或水蒸气进行重整反应，得到天然气制合成气；

(2)甲醇的制备：将步骤(1)得到的煤制合成气或将其和天然气制合成气混合用于合成甲醇；

(3)未反应气体的利用：将步骤(2)合成甲醇过程中未反应的气体分为三份，第一份循环用于步骤(2)的合成甲醇，第二份作为燃料给天然气重整反应提供热量，第三份用于燃气轮机发电和供热；

(4)烯烃的制备与氨的制备：将步骤(2)得到的甲醇分成两份，一份用于制备烯烃且该过程中产生水；另一份甲醇与制备烯烃过程中产生的水进行重整反应，制备氢气和二氧化碳，分离氢气和二氧化碳，将分离得到的氢气与空气分离得到的氮气混合用于合成氨，分离得到的二氧化碳用于天然气重整反应。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，煤气化反应条件为：压力0～10MPa，温度1000～1600℃，且控制所述煤制合成气中氢碳比为0.4～0.7；所述天然气重整反应条件为压力1.0～2.5MPa、温度700～950℃，且以水蒸气为原料的天然气制合成气中氢碳比为3，二氧化碳为原料的天然气制合成气中氢碳比为1；控制原料天然气和煤的输入质量为0～2.3，优选为2.3。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述水煤气的净化处理为将水煤气回收高温显热，温度降至40℃，并除去灰分，然后进行脱硫处理，脱硫后进一步回收热量；优选所述脱硫处理为湿法脱硫，更优选为低温甲醇洗法或聚乙二醇二甲醚法。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，经过所述脱硫处理后，水煤气总硫含量≤10mg/Nm³。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述合成甲醇反应条件为压力4～10MPa、温度200～300℃。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(3)的第一份未反应的气体经在压力5MPa，温度250℃的条件下进行气体变换，然后循环用于甲醇合成。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)的第三份未反应气体用于发电和供热为，将未反应气体送往燃气轮机燃烧做功，排出的高温烟气与锅炉热交换产生热蒸汽，用于驱动蒸汽轮机并供热。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)制备烯烃的条件为压力0.2～0.5MPa、温度400～550℃，并用磷酸硅铝盐分子筛作为催化剂。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述的重整反应条件为温度为250～300℃，压力为1～5MPa。

10.一种用于实现权利要求1～9任一项所述方法的装置，该装置包括：

空分设备，用于将空气分离为氧气和氮气；

气化炉，用于提供煤与水蒸气、空气分离得到的氧气进行气化反应得到水煤气；

净化装置，用于净化水煤气得到煤制合成气；

重整反应器，用于提供天然气与二氧化碳进行重整反应得到天然气制合成气；

甲醇合成装置，用于煤制合成气与天然气制合成气混合合成甲醇；且该甲醇合成装置设有用于将其内部分未反应气体引出甲醇合成装置经气体变换后循环入甲醇合成装置的管路；还设有将部分未反应气体引出甲醇合成装置送去重整反应装置的管路；还设有将部分未反应气体引出甲醇合成装置送去发电装置的管路；

发电装置，用于接受来自甲醇合成装置的部分未反应气体，通过燃气轮机发电和供热；

烯烃合成装置，用于以来自甲醇合成装置的甲醇为原料合成烯烃，并产生水；

甲醇重整装置，用于以来自甲醇合成装置的甲醇以及来自烯烃合成装置的水为原料进行重整反应制备氢气和二氧化碳，且该装置设有分离氢气与二氧化碳的设备，并设有将二氧化碳输送至天然气重整反应器的管道；

氨合成装置，用于接受来自甲醇重整装置的氢气以及来自空分设备的氮气，完成氢气与氮气的合成氨反应。