[发明专利]一种煤气化与煤焦化联供联产系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于能源与化工技术领域，具体涉及一种煤气化与煤焦化联供联产系统及方法。

背景技术

煤气化和煤焦化是煤炭综合利用的两个主要途径。煤气化过程是将煤炭气化生产合成气，合成气通过水煤变换调节氢碳比，之后用于化工合成。煤焦化过程通过高温干馏原煤生产焦炭，同时获得焦炉气、煤焦油等产品。

以煤气化为核心煤化工过程存在能耗高和过程累计CO₂排放量大等问题。造成CO₂排放量大和能耗高的主要原因是，煤气化过程所产生的粗合成气的氢碳比仅为0.7左右，而合成富氢的烃类或醇醚类产品，往往需要氢碳比达到2以上，因此粗合成气需进入水煤变换单元，将合成气中的CO转化为H₂和CO₂，这样就造成了大量的CO₂排放和碳元素的浪费，转化过程同时消耗大量的能量。

以煤焦化为核心的煤化工过程，目前存在焦炭产能过剩和焦炉气大量浪费的问题。据统计，中国每年的焦炉气产量约为350亿标准立方米，20％作为燃料用于燃烧，其余大部分焦炉气被排放进入大气。目前有些单位研发焦炉气制甲醇或者合成天然气等技术，但这都存在一个问题，即焦炉气的氢碳比达到6以上，合成化工产品后仍有大量H₂未被利用，分离这些H₂产生巨大的能耗，而作为高效清洁能源的H₂也未被有效利用，大多被直接燃烧为工厂供热。

目前煤气化和煤焦化生产过程是相互独立的，虽然以煤气化和煤焦化为基础的煤化工过程也开始综合考虑降低能耗、提高能源利用率与控制污染等多方面的问题，但分产系统往往片面地追求某个目标，使得分产系统很难同时克服能耗高、化学能利用过程损失大以及环境污染严重等问题。

煤气化合成气富碳少氢，煤焦化焦炉气富氢少碳，将这两个煤基化工过程结合起来，可取长补短有效降低CO₂排放和能耗。研究表明，在合适的焦炉气和合成气配比下，联供过程比单一生产过程可降低碳排放90％，能效提高10％以上。目前，虽然也有将煤气化和煤焦化进行联供生产化工产品的设计方案，但由于联供过程中，需要对焦炉气或合成气进行较长距离的运输。由于这两种气体有较强的腐蚀性，因此在现实情况中，尚无法对这两种气体进行长距离的运输。因此存在较大的局限性，仅适用于煤气化项目和煤焦化项目距离较近的案例。然而，目前我国的煤气化和煤焦化项目，由于使用煤种与服务对象的不同，通常都距离较远，不适用这种联供的方案。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种煤气化与煤焦化联供联产系统。

本发明的另一目的在于提供一种煤气化与煤焦化联供联产方法，该方法以煤气化和煤焦化为核心，克服了单产系统节能效果不理想的缺陷。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种煤气化与煤焦化联供联产系统，包括煤气化单元、水煤变换单元、合成气净化单元、第一化工合成单元、CO₂回收单元、煤焦化单元、焦炉气净化单元和第二化工合成单元；

所述煤气化单元设有原料煤入口，煤气化单元的煤气化粗合成气出口通过管道与水煤变换单元的煤气化粗合成气入口连接，水煤变换单元的变换后煤气化粗合成气出口通过管道与合成气净化单元的变换后煤气化粗合成气入口连接，合成气净化单元的洁净的煤气化合成气出口通过管道与第一化工合成单元的洁净的煤气化合成气入口连接，合成气净化单元的二氧化碳出口通过CO₂输送管道与CO₂回收单元的二氧化碳入口连接；

所述煤焦化单元设有原料煤入口，煤焦化单元的焦炭出口分为两个通道，一通道通过管道与CO₂回收单元的焦炭入口相连接，另一通道用于输出焦炭产品；煤焦化单元的粗焦炉气出口通过管道与焦炉气净化单元的粗焦炉气入口相连接，焦炉气净化单元的洁净的焦炉气出口与CO₂回收单元的一氧化碳出口混合后通过管道与第二化工合成单元的煤焦化合成气入口连接。

所述CO₂输送管道为超临界CO₂长输管道，CO₂输送形式为超临界CO₂。

一种煤气化与煤焦化联供联产方法，包括以下步骤：