[发明专利]一种基于钙基化合物的煤化工动力多联产系统

说明书

本发明公开了一种基于钙基化合物的煤化工动力多联产系统，包括：炼焦单元1，电石单元2，乙炔单元3，化学链还原及脱硫单元4，化学链氧化单元5，煅烧单元6，水蒸气重整制氢单元7，燃气/蒸汽联合循环单元8，和CO₂捕集和储存单元9。根据本发明的所述系统基于钙基化合物的循环转化，实现了能量的高效利用和物质转换。与现有工艺相比，所述系统将电石炉尾气和焦炉煤气不经处理直接作为燃料，减少能量损失，节约处理成本；采用化学链燃烧的方式，降低燃料的火用损失，同时捕集CO₂，减少温室气体排放；将电石渣用作脱硫剂、化学链燃烧载氧体和重整制氢吸收剂，实现废物利用；化学链燃烧后的烟气用于联合循环发电，提高系统的发电效率。

技术领域

本发明涉及一种煤化工动力多联产系统，属于能源、电力和化工技术领域，具体为一种基于钙基化合物的煤化工动力多联产系统。

背景技术

煤基电石乙炔路线作为我国重要的基础化工原料生产方式，在我国经济发展中仍起着不可替代的作用。但目前电石生产采用的电热法工艺，能耗较高。同时，副产物电石炉尾气和电石渣利用困难，既造成巨大的能量损失，又对环境造成严重危害，成为制约电石行业发展的重要因素。

近年来，为降低电石乙炔生产的能耗和污染，学者提出了多种改进工艺。如神木电石集团以煤制兰炭，白灰、兰炭制电石，兰炭尾气发电，电石尾气煅烧白灰，构建出能源综合利用系统，降低了电石生产过程的能耗及污染排放(《聚氯乙烯》，2014，42卷，8期，P47)。专利(CN102850172A)公开了一种煤化工多联产工艺及系统，基于氧热法电石生产及电石炉尾气燃料电池发电，实现能量的梯级利用，降低能耗和污染。专利(CN107057772A)公开了一种钙载体循环H₂-CO-C₂H₂多联产协同CO₂捕集方法。通过钙载体的循环，耦合氧热法电石生产和煤气化过程，生产高品质的CO、H₂和C₂H₂，同时捕集整个系统的CO₂，实现资源高效利用。

目前针对电石乙炔系统的优化一方面大多以氧化法技术为核心，但氧热法电石生产工艺复杂，成本较高，尚未有成熟工业化应用。另一方面，电石炉尾气燃烧后的CO₂一般直接排放或通过富氧燃烧方式捕集，捕集成本和污染较高。此外，现有系统对副产物电石渣的再利用率也相对较低。因此，迫切需求一种更加高效、环保且易于实现的多联产系统，来解决上述问题。

发明内容

本发明目的是基于钙基化合物的循环转化，耦合煤基焦炭/电石/乙炔生产，焦炉煤气重整制氢，尾气化学链燃烧与脱硫，发电及CO₂捕集等过程，构建高效、清洁的煤基化工动力多联产系统，以解决目前电石乙炔行业能耗高、污染大的问题，为能源高效、清洁利用及CO₂低能耗捕集提供理论和技术支持。

本发明采用的技术方案概述如下：采用煤制备焦炭，焦炭生产电石，电石制备乙炔。电石的副产物电石炉尾气进入化学链系统燃烧发电，同时捕集储存CO₂。焦炭的副产物焦炉煤气用于化学链燃烧系统的补充燃料和水蒸气重整制氢原料，生产的氢气作为发电补燃燃料和化工产品。乙炔的副产物电石渣经煅烧后用作电石生产原料、焦炉煤气水蒸气重整制氢吸收剂和电石炉尾气及焦炉煤气脱硫剂，脱硫产物氧化后作为化学链燃烧系统的载氧体。具体技术方案如下：

一种基于钙基化合物的煤化工动力多联产系统，所述系统包括：炼焦单元1，用于利用原料煤101炼焦生产焦炭102；

电石单元2，与所述炼焦单元1连接，接收外部输入的生石灰201和来自所述炼焦单元1的焦炭102，生产电石203；

乙炔单元3，与所述电石单元2连接，接收外部输入的水301和来自所述电石单元2生产的电石203，生产乙炔302，同时将部分废弃的电石渣304排出系统；