專利名稱：一種可回收利用CO₂的化工動力多聯(lián)產(chǎn)能源系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能源化工與環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種節(jié)能環(huán)保的化工動力多聯(lián) 產(chǎn)能源系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
我國能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主，煤炭作為高碳排放的化石能源，其傳統(tǒng)的直接燃燒利 用方式和轉(zhuǎn)化技術(shù)能源利用效率低下(約為35% -38% ) XO2排放嚴重，我國早在2007年 CO2排放量就已經(jīng)超過了美國，居世界第一位。在《京都議定書》協(xié)議中，以及“哥本哈根會 議”上，我國都表示積極參與(X)2減排，而我國正處在工業(yè)大發(fā)展時期，這無疑使得我國在政 治、經(jīng)濟和環(huán)境方面承受著巨大的壓力。我國富炭缺油的能源格局，又使得液體燃料嚴重短 缺，我國從1993年起就已經(jīng)從石油出口國變成純石油進口國了，而且需求量一直增加，嚴 重危險到國家能源安全，尋求新的煤基液體替代燃料刻不容緩。另一方面，作為煉焦大國， 對于焦爐煤氣的利用卻顯得明顯不足，基本上以燃燒為主O90億Nm3，2004)，焦爐煤氣中 氫氣含量高達60%，CH4含量約25%，這種直接燃燒的利用方式，不僅能量利用效率低，而且 浪費了寶貴的氫資源。因此，如何實現(xiàn)煤炭資源以及焦爐煤氣的合理轉(zhuǎn)化利用，以解決能量 利用效率低下，環(huán)境污染嚴重、液體燃料短缺等問題就值得關(guān)注。面對以上能源和環(huán)境問題的壓力，新的煤炭利用技術(shù)得到廣泛關(guān)注和發(fā)展。整體 煤氣聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電系統(tǒng)，以及在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的化工-動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)在很 大程度上提升了能源的利用程度，使能量利用效率在原有基礎(chǔ)上提高了 7% -10%。目前， 世界上已有多座商業(yè)示范工程，盡管在技術(shù)和工藝上的改進提高了能源的利用效率，但是， 對于大幅度降低CO2的排放還是顯得有些無能為力。為此，基于CO2捕集儲存技術(shù)(Carbon Capture and Morage，簡稱CCQ的IGCC多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)得到進一步的研究和發(fā)展。目前大 部分減排(X)2途徑大都是利用水煤氣變換反應(yīng)、膜分離技術(shù)、化學鏈燃燒技術(shù)等方法以提高 CO2的濃度，從而達到(X)2分離的目的。盡管這些技術(shù)可以很大程度上降低(X)2的排放，但 CO2分離能耗以及空分裝置的能耗也相當大，當系統(tǒng)減排70%以上的(X)2時，系統(tǒng)能量利用 效率僅為35% -37%。這些減排途徑都是先將CO轉(zhuǎn)化為CO2,然后再進行(X)2分離，不僅浪 費了寶貴的CO資源，還增加了分離能耗。此外，分離出的大量CO2的處理也需要考慮，我國 目前(X)2年需求量還不足100萬噸/年，分離出來的(X)2遠高于需求承受能力，對于將(X)2地 下封存的處理盡管得到世界多個國家的認可，但是目前還僅停留在模擬和實驗室階段，而 且地下埋存的風險性較大，CO2的管道運輸設(shè)備苛刻，成本高，并沒有得到歐盟和美國等發(fā) 達國家的認可。從上面的研究進展可以看出，通過技術(shù)的改進可以提高系統(tǒng)能量利用效率，但避 免不了(X)2排放問題。反之，通過技術(shù)的改進可以實現(xiàn)(X)2的減排，卻又使得系統(tǒng)能量利用 效率下降，同時分離出來的(X)2處理還存在一些技術(shù)上的難題。不難得到，能量利用效率和 CO2減排是一個對立、矛盾體，如何解決這個矛盾，以達到系統(tǒng)較高效率的同時，實現(xiàn)(X)2的 減排，避免(X)2分離，以及(X)2后續(xù)處理等問題，最終實現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能減排雙重效果就顯得尤為關(guān)鍵和重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可回收利用(X)2的化工動力多聯(lián)產(chǎn)能源系統(tǒng)及方法， 以解決分離(X)2能耗高、運輸及埋存(X)2困難和安全系數(shù)低等問題。為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種可回收利用CO2的化工動力多聯(lián)產(chǎn)能源系統(tǒng)， 該系統(tǒng)包括氣化單元，用于接收部分來自該系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)的CO2氣體，并將包括該(X)2氣 體、氧氣、水蒸氣及富碳原料在內(nèi)的混合物制成粗煤氣；合成氣顯熱回收與凈化單元，用于 將該粗煤氣進行降溫、回收大部分顯熱并精制成潔凈的氣化煤氣；重整單元，用于接收部分 來自該系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)的(X)2氣體，并將包括該(X)2氣體和所述潔凈的氣化煤氣的混合氣體進 行重整反應(yīng)制備合成反應(yīng)新氣；化工合成單元，用于將該合成反應(yīng)新氣進行合成反應(yīng)制備 反應(yīng)產(chǎn)物；閃蒸器，用于將該反應(yīng)產(chǎn)物分離出粗產(chǎn)品物流；精餾塔，用于將該粗產(chǎn)品物流精 制為最終化學產(chǎn)品并分離出CO2氣體，其中，該分離出的CO2氣體即為所述系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)的 CO2氣體，再將該(X)2氣體按照一定比例分開，分別送往重整單元和氣化單元，完成所述(X)2 氣體在系統(tǒng)內(nèi)部的循環(huán)利用。優(yōu)選地，該系統(tǒng)為甲醇-電力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)或二甲醚/甲醇-電力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，所述 富碳原料為煤炭、重油、石油焦或生物質(zhì)顆粒。優(yōu)選地，所述參加重整反應(yīng)的混合氣體包括焦爐煤氣、所述潔凈的氣化煤氣及部 分所述系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)的(X)2氣體，其中，重整反應(yīng)為將所述混合氣中的CH4和(X)2轉(zhuǎn)化為CO 和H20為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種可回收利用(X)2的化工動力多聯(lián)產(chǎn)方法，該方 法包括步驟A，將部分來自系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)的CO2氣體、氧氣、水蒸氣及富碳原料在內(nèi)的混合 物氣化并精制成純凈的氣化煤氣；步驟B，將包括所述純凈的氣化煤氣與部分來自系統(tǒng)內(nèi) 部循環(huán)的(X)2氣體混合后的混合氣體進行重整反應(yīng)制備合成反應(yīng)新氣；步驟C，將所述合成 反應(yīng)新氣進行合成反應(yīng)制備反應(yīng)產(chǎn)物，再將所述反應(yīng)產(chǎn)物分離出粗產(chǎn)品物流；步驟D，將所 述粗產(chǎn)品物流精制為最終化學產(chǎn)品并分離出CO2氣體，該分離出的CO2氣體即為所述系統(tǒng)內(nèi) 部循環(huán)的(X)2氣體，再將所述(X)2氣體按照一定比例分開，并將系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)的CO2氣體分 別送往參加所述重整反應(yīng)及所述氣化過程，完成該(X)2氣體在系統(tǒng)內(nèi)部的循環(huán)利用。優(yōu)選地，所述步驟D中采用精餾過程將所述粗產(chǎn)品物流分離出最終化學產(chǎn)品和CO2 氣體。優(yōu)選地，所述步驟B中進行重整反應(yīng)的所述混合氣體包括焦爐煤氣、所述潔凈的 氣化煤氣及部分所述系統(tǒng)循環(huán)利用的CO2,其中，重整反應(yīng)為將所述混合氣體中的CH4和CO2 轉(zhuǎn)化為CO和H2。優(yōu)選地，所述步驟C包括閃蒸過程，該閃蒸過程將所述反應(yīng)產(chǎn)物分離出粗產(chǎn)品物 流和未反應(yīng)氣物流，所述未反應(yīng)氣物流進一步分為循環(huán)氣和未循環(huán)氣兩部分，其中，循環(huán)氣 返回繼續(xù)參加合成反應(yīng)，未循環(huán)氣作為燃料直接燃燒以提供重整反應(yīng)所需要熱量，或作為 燃料燃燒發(fā)電。優(yōu)選地，步驟D中所述分別送往參加重整反應(yīng)與所述氣化過程的CO2摩爾流量比 為 0. 2-4. 5。
更優(yōu)選地，上述方法中，所述氣化煤氣與焦爐煤氣的摩爾比例，由所述最終化學產(chǎn) 品所要求的合成反應(yīng)新氣中CO與H2的摩爾比大小決定。更優(yōu)選地，上述方法中，所述重新參加合成反應(yīng)的循環(huán)氣與未循環(huán)氣的摩爾流量 比為 0. 3-4. 2。本發(fā)明的優(yōu)點在于取消了傳統(tǒng)的利用水煤氣變換反應(yīng)、化學鏈燃燒等技術(shù)提升 CO2濃度并分離CO2的生產(chǎn)模式，使系統(tǒng)中產(chǎn)生的CO2可返回到系統(tǒng)的單元中循環(huán)利用，克服 了目前由于回收CO2引起的能量利用效率大幅度下降的缺陷，更是避免了回收ω2的存儲、 埋存的風險性，真正意義上實現(xiàn)了生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能減排經(jīng)濟的多重效果；此外，本發(fā)明取消了 目前化工流程普遍采用的水煤氣變換反應(yīng)調(diào)整合成氣COM2比的生產(chǎn)模式，改用CO2/CH4重 整反應(yīng)，將(X)2和CH4轉(zhuǎn)化為CO和H2，合理利用了焦爐煤氣富氫和氣化煤氣富碳的特點，將 二者有機耦合并轉(zhuǎn)化利用，減少了水資源的消耗和溫室氣體的排放，增加了合成新氣有效 組分(CCHH2)含量，實現(xiàn)了煤炭和焦爐煤氣高效利用。


圖1為本發(fā)明提供的一種可回收利用CO2的化工動力多聯(lián)產(chǎn)能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意 圖。圖2為本發(fā)明提供的一種可回收利用(X)2的化工動力多聯(lián)產(chǎn)能源系統(tǒng)工藝流程 圖。圖3為本發(fā)明提供一種可回收利用CO2的煤基二甲醚/甲醇-電力多聯(lián)產(chǎn)能源系 統(tǒng)工藝流程示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清晰明白，以下結(jié)合實例分析，并參照附 圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。圖1為本發(fā)明提供的一種可回收利用(X)2的化工動力多聯(lián)產(chǎn)能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意 圖，該系統(tǒng)包括了氣化單元1、合成氣顯熱回收與凈化單元2、重整單元3、化工合成單元4、 閃蒸器5、精餾塔6、重整輔助單元7、聯(lián)合循環(huán)發(fā)電單元8。其中，重整單元3包括第一換熱 器和重整反應(yīng)器?；ず铣蓡卧?包括新氣壓縮機、循環(huán)壓縮機、第二換熱器和化工合成反 應(yīng)器。其中，氣化單元1用于接收一部分循環(huán)利用的(X)2氣體和富碳原料。將富碳原料、 氧氣，水蒸氣等物料氣化制備粗煤氣，并將制得的粗煤氣輸出給合成氣顯熱回收與凈化單 元2。合成氣顯熱回收與凈化單元2用于對接收的粗煤氣進行降溫并回收大部分顯熱并凈 化，然后將制得的潔凈煤氣輸出給重整單元3。重整單元3中的第一換熱器對潔凈的煤氣和 焦爐煤氣及循環(huán)利用的(X)2混合氣體進行預熱后輸出給重整反應(yīng)器，并對來自重整反應(yīng)器 的產(chǎn)物進行放熱處理后輸出給化工合成單元4，重整反應(yīng)器對進行預熱處理后的混合氣進 行重整反應(yīng)，將CH4和(X)2轉(zhuǎn)化為CO和H2,將得到的合成反應(yīng)新氣通過換熱器放熱后輸出給 化工合成單元4?；ず铣蓡卧?的新氣壓縮機對合成反應(yīng)新氣進行升壓做功，循環(huán)壓縮機 對混合后的升壓后的氣體與來自閃蒸器的未參加合成反應(yīng)的循環(huán)氣進一步壓縮做功得到 所需的化工合成壓力的反應(yīng)氣，再將所述反應(yīng)氣輸出給第二換熱器進行預熱處理后輸出給
6化工合成反應(yīng)器，該化工合成反應(yīng)器對進行預熱處理后的混合氣進行化學合成反應(yīng)，將得 到的合成反應(yīng)產(chǎn)物通過第二換熱器放熱后輸出給閃蒸器5。閃蒸器5用于將化工合成單元 4輸出的反應(yīng)產(chǎn)物分離成未反應(yīng)氣物流與粗產(chǎn)品物流，其中粗產(chǎn)品物流送往精餾塔6，未反 應(yīng)氣物流進一步分為循環(huán)氣和未循環(huán)氣兩部分，循環(huán)氣與合成反應(yīng)新氣混合后再次進入化 工合成單元4參加合成反應(yīng)，未反應(yīng)氣一部分送往重整輔助單元7作為燃料直接燃燒，以提 供重整反應(yīng)所需要熱量，另一部分送往聯(lián)合循環(huán)發(fā)電單元8作為燃料氣進行燃燒發(fā)電。精 餾塔6用于將閃蒸器輸入的粗產(chǎn)品物流經(jīng)精餾過程精制凈化為最終化學產(chǎn)品，并分離出CO2 氣體，一部分(X)2氣體送往重整單元3，另一部分進入氣化單元1。重整輔助單元7用于將 部分未反應(yīng)氣體作為燃料直接燃燒，以提供重整單元反應(yīng)所需要熱量。聯(lián)合循環(huán)發(fā)電單元 8用于對輸入的燃料氣進行燃燒發(fā)電。其中所述的化工動力多聯(lián)產(chǎn)能源系統(tǒng)，可以為甲醇-電力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)或二甲醚/ 甲醇-電力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，所述富碳原料為煤炭、重油、石油焦或生物質(zhì)顆粒。圖2為本發(fā)明提供的一種可回收利用(X)2的化工動力多聯(lián)產(chǎn)能源系統(tǒng)工藝流程 圖。其具體工藝流程如下煤、空氣、水蒸氣、O2和來自精餾塔分離出的一部分循環(huán)利 用的C0223在氣化單元1制得粗煤氣9，粗煤氣9經(jīng)顯熱回收與凈化單元2先降溫回收大部 分顯熱，再進行凈化脫除和NOx等酸性氣體，以滿足后續(xù)化學品合成生產(chǎn)的要求。凈化 后得到的潔凈煤氣11、純凈的焦爐煤氣10及來自精餾塔6的循環(huán)利用的C022 2混合后成進 入重整單元3進行重整反應(yīng)，重整反應(yīng)即將混合氣中的CH4和(X)2在催化劑的作用下直接共 重整轉(zhuǎn)化為CO和H2。得到的合成新氣12與來自閃蒸器5的循環(huán)氣16進入化工合成單元 4進行DME合成反應(yīng)，將得到的合成反應(yīng)產(chǎn)物輸出給閃蒸器5。閃蒸器5將合成反應(yīng)產(chǎn)物分 為未反應(yīng)氣物流14和粗產(chǎn)品物流15，其中粗產(chǎn)品物流15送往精餾塔6精制凈化成為最終 產(chǎn)物DME/甲醇21和C0220，而C0220分為支流C0222和支流C0223，其中C0223回到氣化單 元，C0222送往重整單元，其中，C022 2與C0223的摩爾流量比為0. 2-4. 5。未反應(yīng)氣物流14 進一步分為循環(huán)氣16和未循環(huán)氣17，重新參加合成反應(yīng)的循環(huán)氣與未循環(huán)氣的摩爾流量 比為0. 3-4. 2。循環(huán)氣16返回化工合成單元4與合成反應(yīng)新氣12混合后在化工合成單元 4進行DME (二甲醚)合成反應(yīng)，未循環(huán)氣一部分18進入重整輔助單元7作為燃料燃燒為重 整單元3反應(yīng)提供熱量，未循環(huán)氣另一部分19送往由燃氣輪機和蒸汽輪機組成的聯(lián)合循環(huán) 發(fā)電單元8進行燃燒發(fā)電。本系統(tǒng)的熱流和功流如圖2所示。實施例所用煤種分析如表1所示，表2為系統(tǒng)主要物流數(shù)據(jù)結(jié)果，表3為新系統(tǒng)性 能數(shù)據(jù)。結(jié)合表2和圖2，如果沒有(X)2回收利用的流程方案，系統(tǒng)中產(chǎn)生的(X)2最終排放 到大氣中的是物流18、19、20中的CO2，從表2中可以看到，物流20中的CO2質(zhì)量百分含量 超過90%，而且相對物流18、19來說，物流20中的(X)2含量超過(X)2總含量的1/2，如果直 接排放到大氣中會造成嚴重污染。因此，將這部分(X)2回收利用，不僅減少CO2排放，還將其 間接轉(zhuǎn)化儲存到化學品中，提高了元素利用率。由于所設(shè)計系統(tǒng)的(X)2循環(huán)利用轉(zhuǎn)化過程 對系統(tǒng)合成氣組成影響較小，系統(tǒng)流程工藝基本不變，從表3中可以看出，在同樣的能源輸 入情況下，具有循環(huán)利用(X)2的系統(tǒng)相對于無循環(huán)利用(X)2的系統(tǒng)，在元素利用率上提升了 約5個百分點，高達70%，而能量利用效率降低還不到1個百分點，仍具有59. 83%，其減排 效果也都具有相應(yīng)的提升，在實施例中所設(shè)計的年產(chǎn)120萬噸二甲醚的工業(yè)規(guī)?；A(chǔ)上，經(jīng)過折算，這種(X)2循環(huán)利用的生產(chǎn)系統(tǒng)，相對于無(X)2循環(huán)利用的生產(chǎn)系統(tǒng)，每年要減排約 17萬噸C02。從以上的數(shù)據(jù)和分析不難看出，本發(fā)明提出的系統(tǒng)是利用系統(tǒng)自身極小一部 分的能量去實現(xiàn)了 CO2的回收利用轉(zhuǎn)化，解決了由于CO2分離能耗造成的系統(tǒng)能量利用率下 降的問題，提高了系統(tǒng)的元素利用率并減少了 CO2的排放，具有較高的能量利用效率，同時 也避免了(X)2運輸、儲存埋存等一系列技術(shù)難題和風險，從真正意義上實現(xiàn)了資源利用最大 化、節(jié)能減排的多重效果。 圖3為本發(fā)明提出的煤基二甲醚/甲醇-電力多聯(lián)產(chǎn)能源系統(tǒng)工藝流程示意圖。 該工藝的原理與圖1和圖2所描述的相同，此處不再贅述。在此，主要對煤基二甲醚/甲 醇-電力多聯(lián)產(chǎn)能源系統(tǒng)的實際操作工藝流程進一步詳細的說明。首先，部分循環(huán)利用 的CO2氣體與碎煤、氧氣和水蒸氣在氣化爐內(nèi)反應(yīng)，生成含有CO、H2、CO2, H2O和少量CH4、 H2S, COS等成分的粗煤氣，灰渣團聚成球以固體形式排出。高溫粗煤氣(約1050°C )進入 第一余熱鍋爐，使給水(0. 7MPa,20°C )變?yōu)轱柡驼羝⑺腿霘饣癄t以提供所需蒸汽；粗煤 氣被循環(huán)冷卻水降溫至371°C，進入旋風分離器將其中的飛灰與氣體分離，飛灰返回氣化 爐工段再利用后以灰渣形式排出。經(jīng)分離、除塵后的粗煤氣基本不帶飛灰，粗煤氣中的硫 和氮化合物已被轉(zhuǎn)化成氣態(tài)硫化物、氨氣和氰化氫等；再通過噴NaHCO3的吸收設(shè)備，以除 去鹵化物，并將失效的吸收劑分離出去；最后采用高溫脫硫劑以脫除氣化粗煤氣中的H2S 和COS，以滿足后續(xù)工藝合成反應(yīng)的要求。將經(jīng)過凈化處理的焦爐煤氣與從高溫凈化來的 氣化煤氣以及部分循環(huán)利用的CO2氣體混合，其中氣化煤氣(GG)與焦爐煤氣(COG)的摩 爾比例，是根據(jù)重整反應(yīng)器出口氣體中的CO與H2的摩爾比例來調(diào)整，以滿足后續(xù)合成DME 所需最佳反應(yīng)合成氣組分比例，在這里GG/C0G為0. 78-1. 05，混合后的氣體與重整反應(yīng)出 口氣體進行熱交換后進入重整反應(yīng)器。在重整反應(yīng)器中，混合氣體在催化劑的作用下發(fā) 生CH4AD2直接共重整反應(yīng)，將合成氣中的吐/CO調(diào)至1. 0-1. 5左右，重整反應(yīng)器出口氣體 (約980°C )經(jīng)換熱后進一步通過循環(huán)水冷卻器使合成氣降溫至60°C，進入氣/水分離器 將氣體中的凝結(jié)水分離出去。干凈的合成反應(yīng)氣采用三級間冷等比壓縮，與循環(huán)利用的 部分未反應(yīng)氣一起升壓至6. 5MPa進入合成反應(yīng)器，在^0°C，6. OMPa下進行二甲醚合成 反應(yīng)。由于合成反應(yīng)是一個放熱過程，經(jīng)余熱回收后可以部分用作精餾過程分離；然后將 反應(yīng)后富含甲醇/ 二甲醚的氣體冷卻到40°C，在5. 40MPa壓力下進入閃蒸器，閃蒸器將富 含甲醇/ 二甲醚的氣體分離成未反應(yīng)氣物流與粗產(chǎn)品物流，未反應(yīng)氣物流進一步分為循 環(huán)氣和未循環(huán)氣，重新參加合成反應(yīng)的循環(huán)氣與未循環(huán)氣的摩爾流量比為0. 3-4. 2。在閃 蒸器分離出來的粗產(chǎn)品進入精餾塔進一步分離提純，采用三塔精餾，第一個塔分離出的輕 組分中(X)2的含量高達90% (質(zhì)量分數(shù))，還含有少量的CH4,不需要提純，直接回收循環(huán) 利用，一部分返回到氣化爐，另一部分返回到重整反應(yīng)過程中，其中送往參加重整反應(yīng)與 所述氣化爐的CO2摩爾流量比為0. 2-4. 5。重組分則在后面兩個精餾塔依次分離出二甲 醚和甲醇。閃蒸出的未反應(yīng)氣則部分循環(huán)利用以提高合成反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，剩下的未反應(yīng) 氣一部分送入重整輔助單元燃燒，以提供重整單元反應(yīng)所需要的熱量，另一部分氣體經(jīng)水 蒸氣飽和以后作為燃料氣直接進入燃氣輪機燃燒做功發(fā)電。重整輔助單元和燃氣輪機出 口的高溫尾氣經(jīng)余熱回收后產(chǎn)生(537°C、10MPa)高溫高壓蒸汽，推動蒸汽輪機做功。表
權(quán)利要求
1.一種化工動力多聯(lián)產(chǎn)能源系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括氣化單元，用于接收部分來自該系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)的(X)2氣體，并將包括該(X)2氣體、氧氣、 水蒸氣及富碳原料在內(nèi)的混合物制成粗煤氣；合成氣顯熱回收與凈化單元，用于將該粗煤氣進行降溫、回收大部分顯熱并精制成潔 凈的氣化煤氣；重整單元，用于接收部分來自該系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)的(X)2氣體，并將包括該(X)2氣體和所述 潔凈的氣化煤氣的混合氣體進行重整反應(yīng)制備合成反應(yīng)新氣；化工合成單元，用于將該合成反應(yīng)新氣進行合成反應(yīng)制備反應(yīng)產(chǎn)物；閃蒸器，用于將該反應(yīng)產(chǎn)物分離出粗產(chǎn)品物流；精餾塔，用于將該粗產(chǎn)品物流精制為最終化學產(chǎn)品并分離出CO2氣體，其中，該分離出 的(X)2氣體即為所述系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)的(X)2氣體，再將該(X)2氣體按照一定比例分開，分別送 往重整單元和氣化單元，完成所述CO2氣體在系統(tǒng)內(nèi)部的循環(huán)利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種化工動力多聯(lián)產(chǎn)能源系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)為甲醇-電力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)或二甲醚/甲醇-電力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，所述富碳原料為 煤炭、重油、石油焦或生物質(zhì)顆粒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種化工動力多聯(lián)產(chǎn)能源系統(tǒng)，其特征在于，所述參加重整 反應(yīng)的混合氣體包括焦爐煤氣、所述潔凈的氣化煤氣及部分所述系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)的(X)2氣體， 其中，重整反應(yīng)為將所述混合氣中的CH4和(X)2轉(zhuǎn)化為CO和H2。
4.一種化工動力多聯(lián)產(chǎn)方法，該方法包括步驟A，將部分來自系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)的CO2氣體、氧氣、水蒸氣及富碳原料在內(nèi)的混合物氣 化并精制成純凈的氣化煤氣；步驟B，將包括所述純凈的氣化煤氣與部分來自系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)的CO2氣體混合后的混合 氣體進行重整反應(yīng)制備合成反應(yīng)新氣；步驟C，將所述合成反應(yīng)新氣進行合成反應(yīng)制備反應(yīng)產(chǎn)物，再將所述反應(yīng)產(chǎn)物分離出粗 產(chǎn)品物流；步驟D，將所述粗產(chǎn)品物流精制為最終化學產(chǎn)品并分離出(X)2氣體，該分離出的(X)2氣 體即為所述系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)的CO2氣體，再將所述CO2氣體按照一定比例分開，并將系統(tǒng)內(nèi)部 循環(huán)的ω2氣體分別送往參加所述重整反應(yīng)及所述氣化過程，完成該(X)2氣體在系統(tǒng)內(nèi)部的 循環(huán)利用。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種化工動力多聯(lián)產(chǎn)方法，其特征在于，所述步驟D中采用精 餾過程將所述粗產(chǎn)品物流分離出最終化學產(chǎn)品和CO2氣體。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種化工動力多聯(lián)產(chǎn)方法，其特征在于，所述步驟B中進行 重整反應(yīng)的所述混合氣體包括焦爐煤氣、所述潔凈的氣化煤氣及部分所述系統(tǒng)循環(huán)利用的 CO2，其中，重整反應(yīng)為將所述混合氣體中的CH4和CO2轉(zhuǎn)化為CO和H2。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種化工動力多聯(lián)產(chǎn)方法，其特征在于所述步驟C包括閃 蒸過程，該閃蒸過程將所述反應(yīng)產(chǎn)物分離出粗產(chǎn)品物流和未反應(yīng)氣物流，所述未反應(yīng)氣物 流進一步分為循環(huán)氣和未循環(huán)氣兩部分，其中，循環(huán)氣返回繼續(xù)參加合成反應(yīng)，未循環(huán)氣作 為燃料直接燃燒以提供重整反應(yīng)所需要熱量，或作為燃料燃燒發(fā)電。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種化工動力多聯(lián)產(chǎn)方法，其特征在于，步驟D中所述分別送往參加重整反應(yīng)與所述氣化過程的CO2摩爾流量比為0. 2-4. 5。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種化工動力多聯(lián)產(chǎn)方法，其特征在于，所述氣化煤氣與焦 爐煤氣的摩爾比例，由所述最終化學產(chǎn)品所要求的合成反應(yīng)新氣中CO與H2的摩爾比決定。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種化工動力多聯(lián)產(chǎn)方法，其特征在于，所述重新參加合成 反應(yīng)的循環(huán)氣與未循環(huán)氣的摩爾流量比為0. 3-4. 2。
全文摘要
本發(fā)明涉及能源與環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種可回收利用CO2的化工動力多聯(lián)產(chǎn)能源系統(tǒng)及方法。該系統(tǒng)將富碳原料在氣化后所得的煤氣與富氫原料即焦爐煤氣混合，經(jīng)過重整反應(yīng)及化學合成反應(yīng)得到反應(yīng)產(chǎn)物，再經(jīng)閃蒸過程及精餾過程分離出CO2氣體和最終產(chǎn)品，而精餾塔分離出的CO2氣體則一部分送往參加富碳原料的氣化過程，另一部分送往參加重整反應(yīng)。利用本發(fā)明，將精餾過程分離出的CO2作為原料氣進行系統(tǒng)直接回收利用，免去了水煤氣變換反應(yīng)、化學鏈燃燒等耗能較大的提高CO2化學濃度的方法，解決了由于分離CO2帶來的能源系統(tǒng)效率下降以及對分離出的大量CO2運輸、儲存困難等問題，實現(xiàn)了資源節(jié)能環(huán)保利用的雙重效果生產(chǎn)模式。
文檔編號C07C31/04GK102060662SQ201010584428
公開日2011年5月18日 申請日期2010年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月11日
發(fā)明者馮杰, 易群, 李文英 申請人:太原理工大學