專利名稱：一種煤基能源化工產(chǎn)品多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種新型清潔高效零排放煤基能源化工產(chǎn)品多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及方法，包括 以煤氣化技術為基礎的煤基多聯(lián)產(chǎn)工藝，以及實現(xiàn)甲烷、甲醇、二甲醚、乙二醇、低碳醇、氫 氣、氧氣、生物柴油、和/或乙醇等能源化工產(chǎn)品和/或電力的清潔生產(chǎn)的系統(tǒng)及方法。本 發(fā)明還涉及結(jié)合上述系統(tǒng)和方法間接或者直接實現(xiàn)二氧化碳資源化的方法以及該方法中 涉及的所需氫氣的生產(chǎn)方法。 本發(fā)明的目的是為了高效解決煤基能源化工產(chǎn)品的清潔生產(chǎn)而提出一種新型煤 基能源化工產(chǎn)品多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及方法，形成生態(tài)循環(huán)式的生產(chǎn)模式，實現(xiàn)煤炭資源的高效開 發(fā)與利用和(A的近零排放。 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術方案為一種新型清潔高效零排放煤基能源 化工產(chǎn)品多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)集煤氣化、合成氣凈化、煤基多聯(lián)產(chǎn)、藻類生物固碳、復 合能源制氫氧、余熱回收、二氧化碳資源化、和/或發(fā)電等多種技術于一體，通過把可再生 能源和可再生資源引入煤基多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)過程中，把煤炭轉(zhuǎn)變?yōu)榧淄椤⒓状?、二甲醚、乙二醇?低碳醇、氫氣、氧氣、生物柴油、和/或乙醇等清潔能源化工產(chǎn)品和清潔電力，實現(xiàn)廢水、廢 氣及固體廢棄物的綜合利用和二氧化碳的近零排放。 上述技術方案中，所述的一種煤基能源化工產(chǎn)品多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及方法，其特征在于 通過將可再生能源和可再生資源引入到煤基能源化工產(chǎn)品多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)過程中實現(xiàn) 二氧化碳近零排放。 上述技術方案中，所述的煤基能源化工產(chǎn)品多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及方法，其特征在于以煤 氣化和能源化工產(chǎn)品多聯(lián)產(chǎn)為主流程，將可再生能源和資源開發(fā)引入煤基多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)過程 中，耦合煤氣化、煤基多聯(lián)產(chǎn)、藻類生物固碳、太陽能光伏發(fā)電、風能發(fā)電和復合能源制氫氧 等多種技術于一體。 上述技術方案中，所述的煤氣化技術和煤基能源化工產(chǎn)品多聯(lián)產(chǎn)技術組成的主流 程為，以煤氣化為龍頭，煤氣化得到的粗合成氣通過合成氣凈化工段脫硫和脫碳，得到富含 H2、 CO和CH4的精合成氣。精合成氣通過配入適量的H2來調(diào)節(jié)氫碳比以合成甲烷、甲醇、乙 二醇、低碳醇和/或二甲醚或者它們的任意組合。也可將其中部分精合成氣配入適量的氫 氣反應合成甲醇、乙二醇、低碳醇和/或二甲醚，另一部分精合成氣與上述甲醇、乙二醇、低 碳醇和/或二甲醚合成產(chǎn)生的弛放氣混合，再配入適量的氫氣合成甲烷。例如，可以將其中 部分精合成氣配入適量的氫氣反應合成甲醇，另一部分精合成氣與甲醇合成產(chǎn)生的弛放氣混合，再加入適量的氫氣合成甲烷。甲醇也可以通過進一步脫水反應成二甲醚。 上述技術方案中，所述的煤的氣化，可以采用地上煤氣化，也可以采用地下煤氣
化，或者地上煤氣化和地下煤氣化相結(jié)合。 上述技術方案中，所述的地上煤氣化工藝，可以為煤的直接氣化(氣化爐)，也可 以為煤的催化氣化，或煤的直接氣化與煤的催化氣化相結(jié)合。 上述技術方案中，所述的煤的氣化，還可以為煤的直接氣化(氣化爐)、煤的催化 氣化及地下煤氣化三者的任意組合方式。 上述技術方案中，所述的地下煤氣化工藝，其特征在于可以加壓煤氣化，通過在燃 空區(qū)擴展的實時綜合探測技術，實現(xiàn)地下氣化區(qū)的動態(tài)監(jiān)測，以獲得煤炭地下氣化燃燒實 時數(shù)據(jù)，并通過燃燒模型和多變量控制技術自動調(diào)節(jié)過程參數(shù)，以實現(xiàn)煤炭可控高效燃燒。
上述技術方案中，所述的煤的催化氣化工藝集煤氣化、水煤氣變換和甲烷化反應 為一體。催化氣化產(chǎn)生的粗合成氣可以將其中C0和H2分離出來返回氣化爐以進一步轉(zhuǎn)化 為甲烷而甲烷可以直接出售；也可以將粗合成氣直接凈化后通過配氫利用甲烷化反應，將 其中的C0和/或C02全部轉(zhuǎn)化為甲烷，實現(xiàn)C02的零排放。 上述技術方案中，所述的新型煤基能源化工產(chǎn)品多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，配入的氫氣可以 直接加入精合成氣中，用于甲烷、甲醇、乙二醇和/或低碳醇的各合成工段，也可以加入氣 化爐中以提高粗合成氣中的有效成分。 上述技術方案中，所述的新型煤基能源化工多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其目標產(chǎn)品最好為清潔 能源化工產(chǎn)品，例如甲烷和二甲醚是化石能源中最為清潔的能源產(chǎn)品，而甲醇則是重要的 基本有機化工原料之一 ；所述的新型煤基能源化工多聯(lián)產(chǎn)技術，其目標產(chǎn)品也可以是附加 值高的其他化工產(chǎn)品，例如乙二醇或低碳醇；所述的新型煤基能源化工多聯(lián)產(chǎn)技術，還可以 是上述多種能源化工產(chǎn)品的任意組合。 上述技術方案中，所述的把可再生能源和可再生資源引入煤基多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)過程 中，一方面通過將生物質(zhì)能、太陽能、風能、水能、潮汐能等可再生能源引入煤基能源化工的 生產(chǎn)過程中，利用配氫化學固碳技術將煤氣化所產(chǎn)生的CO全部轉(zhuǎn)化為能源化工產(chǎn)品從而 避免和減少C02的產(chǎn)生；另一方面生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的C02 (包括但不限于從粗合成氣中分 離出來的C02)作為原料提供給藻類養(yǎng)殖系統(tǒng)通過藻類生物固碳將其吸收同時產(chǎn)生大量氧 氣并聯(lián)產(chǎn)生物柴油、甲烷、氫氣或乙醇中的一種或多種。 上述技術方案中，所述的利用配氫化學固碳將煤氣化所產(chǎn)生的CO全部轉(zhuǎn)化為能 源化工產(chǎn)品是指通過配氫將合成甲醇、甲烷、二甲醚、乙二醇和/或低碳醇所需的合成氣中 的氫氣與CO(也可以包括C02，例如甲烷化反應中，CO和C02都可以和氫氣反應生產(chǎn)甲烷) 的比例調(diào)至高于發(fā)生合成反應所需的理論比例，然后通過控制適量的循環(huán)比，使合成氣中 的CO(也可以包括C02)全部轉(zhuǎn)換成相應的能源化工產(chǎn)品。 上述技術方案中，生產(chǎn)所需要的電能優(yōu)先采用太陽能、風能、水能、潮汐能、地熱能 等可再生能源發(fā)電、核電、低谷電能、煤基多聯(lián)產(chǎn)模塊中通過鍋爐回收的余熱帶動蒸汽輪機 發(fā)電、或者以煤基多聯(lián)產(chǎn)模塊中的弛放氣作為燃氣發(fā)電來提供，也可以采用普通電能，還可 以采用上述電力的任意組合提供。 上述技術方案中，生產(chǎn)過程中所需要的氫氣由復合能源制氫氧模塊提供，利用一 種或者多種制氫技術復合制備，包括但不限于水電解制氫氧技術、生物制氫技術、生物電化學制氫技術或光電催化制氫技術中的一種或多種組合提供。 上述技術方案中，所述的水電解制氫氧技術，是利用復合能源通過水電解系統(tǒng)電解產(chǎn)生可持續(xù)發(fā)展的大規(guī)模的清潔氫氣和氧氣；其復合能源可以采用風電、太陽能光伏發(fā)電或風光互補發(fā)電站，可以采用水能、潮汐能等任何可再生能源發(fā)電，可以采用核能發(fā)電，可以采用煤基多聯(lián)產(chǎn)模塊中通過鍋爐回收的余熱帶動蒸汽輪機發(fā)電，或者以煤基多聯(lián)產(chǎn)模塊中的弛放氣作為燃氣發(fā)電，可以采用低谷電能，也可以采用普通電能，還可以采用上述任意組合的電能，例如風光互補發(fā)電系統(tǒng)和低谷電能的耦合；其中，所述的風光互補發(fā)電站包括但不限于發(fā)電系統(tǒng)、逆變配電并網(wǎng)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)三部分。 上述技術方案中，所述的水電解制氫氧技術，其水電解系統(tǒng)優(yōu)先采用環(huán)境友好、氣體純度高、電解效率高的固體聚合物電解質(zhì)(SolidPolymer Electrolyte, SPE or ProtonExchange Membrane, PEM)電解槽水電解系統(tǒng)，也可以采用傳統(tǒng)的堿性電解槽水電解系統(tǒng)，還可以采用固體氧化物電解質(zhì)電解槽水電解系統(tǒng)。 上述技術方案中，所述的生物制氫技術，包括但不限于是以生物質(zhì)為原料利用熱物理化學原理和技術制取氫氣和利用生物代謝過程將有機質(zhì)或水轉(zhuǎn)化為氫氣。后者包括但不限于光合生物直接制氫和生物質(zhì)發(fā)酵制氫。 上述技術方案中，所述的生物電化學制氫技術，是以整個生產(chǎn)系統(tǒng)中產(chǎn)生的有機廢水溶液(包括但不限于產(chǎn)品分離后產(chǎn)生的有機廢水)為原料，以親陽極微生物作為陽極催化劑的電解制氫過程。在該過程中，有機物在微生物作用下生成電子和質(zhì)子，電子通過外電路轉(zhuǎn)移到陽極，而質(zhì)子通過水溶液轉(zhuǎn)移到陰極，在微弱外電壓下，質(zhì)子接受電子生成氫氣。 上述技術方案中，所述的光電催化制氫技術，包括但不限于太陽能光電化學法制氫和太陽能半導體光催化反應制氫。 上述技術方案中，所述的藻類生物固碳技術，是利用藻類通過光合作用吸收煤基
能源化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的C02并將其轉(zhuǎn)換成生物質(zhì)同時產(chǎn)生02。生物質(zhì)通過生物提
煉技術制備生物柴油。藻類生物固碳模塊的藻類殘渣還可經(jīng)過生物發(fā)酵產(chǎn)生乙醇、氫氣或
甲烷中的一種或多種，產(chǎn)生的氫氣可以反饋回煤基多聯(lián)產(chǎn)模塊，藻類提取后的殘渣可以送
至氣化爐，也可以直接把藻類生物固碳模塊中產(chǎn)生的藻類和煤共混送至氣化爐，實現(xiàn)煤與
生物質(zhì)的共氣化。生成的氧氣可以反饋回煤氣化模塊，也可以直接排放。 在上述的技術方案中，所述的生物發(fā)酵生產(chǎn)乙醇，是利用微生物降解藻類或者藻
類提取油脂等過程剩余的殘渣等富含纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等生物質(zhì)，在降解的過程中
產(chǎn)生乙醇。 上述技術方案中，所述的藻類是指任何能通過光合作用吸收C02的所有藻種，包括
但不限于藍藻、綠藻、甲藻、硅藻、衣藻、紅藻、褐藻、金藻、黃藻、輪藻或裸藻等。 上述技術方案中，所述的新型煤基能源化工多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)工藝，其甲醇、甲烷、二甲
醚、乙二醇和/或低碳醇等的合成反應中氫碳比的調(diào)節(jié)可以通過上述一種或多種制氫方法
來配氫以達到反應所需的氫碳比，也可以通過部分配氫、部分利用水煤氣變換反應來調(diào)節(jié)，
還可以完全通過水煤氣變化反應來調(diào)節(jié)。由氣化爐激冷產(chǎn)生的原來用于水煤氣變換反應的
大量蒸汽，可以用于水煤氣變換反應，也可以用于煤基多聯(lián)產(chǎn)模塊或者合成氣凈化工段以
供生產(chǎn)所需，從而達到節(jié)能降耗的目的。
上述技術方案中，所述的新型煤基能源化工產(chǎn)品多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)工藝，其生產(chǎn)過程中所需要的氧氣可以全部利用水電解制氫氧技術和/或藻類生物固碳模塊產(chǎn)生的02提供，而多余的高純氫氣可以通過外售而獲得額外的利潤，也可以部分利用水電解制氫氧技術和/或藻類生物園碳模塊產(chǎn)生的02提供、部分通過空分裝置提供，還可以完全通過空分裝置來提供。空分裝置所產(chǎn)生氮氣可以供生產(chǎn)需要，也可以出售或者排放。 上述技術方案中，所述的新型煤基能源化工產(chǎn)品多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)工藝，其生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的廢水中的有機質(zhì)可以通過生物電化學制氫技術脫除，并把產(chǎn)生的氫氣反饋回煤基多聯(lián)產(chǎn)模塊。
由于上述方案的運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比有以下優(yōu)點 1.簡化的工藝流程。該工藝通過一種或者多種制氫技術，尤其是復合能源水電解制氫氧技術，為整個生產(chǎn)過程提供可持續(xù)發(fā)展的氫氣和氧氣，而氫氣的供給可以全部或部分節(jié)省水煤氣變換工段的設備投資以及運行和維護費用，因此，氣化工段產(chǎn)生的蒸汽則可以用于生產(chǎn)所需；氧氣的供給則可以全部或者部分節(jié)省空分工段的設備投資以及運行和維護費用，因此可以間接減少為空分工段提供能量的鍋爐工段大部分的設備投資以及運行和維護費用，從而大大簡化了整個生產(chǎn)工藝流程，形成一條新型煤基能源化工產(chǎn)品多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)工藝。 2. 二氧化碳的近零排放。 一方面通過利用配氫化學固碳技術，將CO全部轉(zhuǎn)化成能源化工產(chǎn)品，從而間接減少C02的排放，另一方面通過藻類生物固碳技術，直接全部或者部分吸收整個生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的(A，從而實現(xiàn)C02的近零排放。 3.資源的最優(yōu)化利用。該工藝不但可以把不具開采價值的褐煤等煤炭資源轉(zhuǎn)化為甲烷、甲醇與二甲醚、乙二醇和/或低碳醇等附加值高的能源化工產(chǎn)品，而且通過將可再生能源和可再生資源引入煤基能源化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，通過多聯(lián)產(chǎn)技術，不僅可以達到能源的高利用效率、低能耗、低投資和運行成本、以及最少的全生命周期污染物排放，而且可以根據(jù)需要靈活地調(diào)整產(chǎn)品比例，實現(xiàn)最佳經(jīng)濟效益和社會效益。 4.煤基能源生產(chǎn)過程的清潔化和高效化。煤炭地下氣化采煤技術，將灰渣、矸石等有害物留在地下，粗合成氣通過凈化分離出H2S并變成硫磺，實現(xiàn)煤基能源清潔生產(chǎn)；煤催化氣化制甲烷實現(xiàn)了煤氣化、水煤氣變換和甲烷化反應的合三為一，與傳統(tǒng)的煤制天然氣工藝相比具有成本低、工藝簡單的優(yōu)勢。


圖1是新型煤基能源化工產(chǎn)品多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)工藝流程總示意圖 圖2是煤炭地上直接氣化_煤基能源化工產(chǎn)品多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)工藝流程示意圖 圖3是煤炭地下氣化_煤基能源化工產(chǎn)品多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)工藝流程示意圖 圖4是煤炭地上催化氣化_煤基能源化工產(chǎn)品多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)工藝流程示意圖 圖5是煤炭地下氣化與煤炭地上催化氣化-煤基能源化工產(chǎn)品多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)工藝流
程示意圖 圖6是煤炭地上直接氣化與煤炭地下氣化-煤基能源化工產(chǎn)品多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)工藝流程示意圖 圖7是煤炭地下氣化與煤炭地上催化氣化-煤基能源化工產(chǎn)品多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)工藝流
10程詳示圖 圖8是煤炭地上直接氣化與煤炭地下氣化-煤基能源化工產(chǎn)品多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)工藝流程詳示圖 圖9是新型煤基能源化工多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)甲醇、甲烷、二甲醚工藝流程示意圖 圖10是新型煤基能源化工多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)甲醇、甲烷、二甲醚、清潔電力工藝流程示
意圖 圖11是新型煤基能源化工多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)甲烷、乙二醇、低碳醇工藝流程示意圖
其中，圖l為摘要附圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施方式對本發(fā)明做進一步詳細的說明，本發(fā)明包括但不限于這些實施方式。以下僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能以此限定本發(fā)明的范圍。即大凡依本發(fā)明申請專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。
實施例一 參照圖2的工藝路線，復合能源制氫氧所需的電能主要來源于風光互補發(fā)電站，同時匹配低谷電能，采用SPE電解槽水電解系統(tǒng)進行水電解。水電解產(chǎn)生的氧氣直接輸送至地上氣化爐中作為煤氣化的原料，煤炭在氣化爐中氣化生成以HyCO和COJ有時含有CH4)為主的粗合成氣，粗合成氣凈化后得到以H2和CO為主的精合成氣，而電解產(chǎn)生的氫氣則輸送到煤基多聯(lián)產(chǎn)模塊的不同工段用于配氫，如圖9的工藝路線。 一部分精合成氣通過配氫達到甲醇所需的氫碳比合成甲醇，另一部分精合成氣與甲醇合成產(chǎn)生的弛放氣混合，通過配氫達到甲烷合成所需的氫碳比合成甲烷。甲醇可以用于生產(chǎn)二甲醚，也可以直接銷
售。煤基多聯(lián)產(chǎn)模塊也可以按圖io的工藝路線進行甲烷、甲醇、二甲醚和清潔電力的聯(lián)產(chǎn)。
在此工藝中，甲醇和甲烷合成后產(chǎn)生的部分弛放氣和氣化爐工段產(chǎn)生的部分水蒸汽可以輸送到發(fā)電系統(tǒng)，生產(chǎn)清潔電力。清潔電力可以直接出售，或提供給復合能源制氫氧模塊。煤基多聯(lián)產(chǎn)模塊還可以按圖11的工藝路線生產(chǎn)甲烷、乙二醇和/或低碳醇。精合成氣分別通過配氫生產(chǎn)乙二醇和/或低碳醇，乙二醇和/或低碳醇產(chǎn)生的弛放氣和精合成氣混合，然后通過配氫生產(chǎn)甲烷。粗合成氣凈化后分離得到的(A送入藻類養(yǎng)殖系統(tǒng)。在一定的溫度范圍(10 4(TC)、光照強度下(300 40000LUX)，藻類養(yǎng)殖系統(tǒng)中光生物反應器內(nèi)培養(yǎng)的裸藻通過光合作用大量吸收(A并將其轉(zhuǎn)換成生物質(zhì)(即藻)，同時釋放出大量氧氣。藻可以經(jīng)生物提煉技術生產(chǎn)生物柴油。藻類養(yǎng)殖系統(tǒng)產(chǎn)生的氧氣和復合能源水電解制氫氧產(chǎn)生的氧氣混合輸送至氣化爐中。在整個生產(chǎn)工藝中，由于利用水電解技術產(chǎn)生氧氣，因此可以只用一個小型空分設備為生產(chǎn)提供保護氣、氣提用氣、及置換氣等所需的氮氣以及煤氣化所需的少量氧氣，從而可以節(jié)省傳統(tǒng)多聯(lián)產(chǎn)工藝中的大部分空分工段的設備投資及運行與維護費用，以及為空分提供能量的鍋爐的大部分設備投資及運行與維護費用。
實施例二 參照圖3的工藝路線，復合能源制氫氧所需的電能來源于風光互補發(fā)電站，同時匹配低谷電能，采用固體氧化物電解質(zhì)電解槽水電解系統(tǒng)進行水電解。水電解產(chǎn)生的一部分氧氣單獨或與其他氣化劑組分混合然后鼓入地下氣化通道，作為煤炭地下氣化的氣化劑。煤炭在地下氣化后生成以H2、 CO、 CH4和C02為主的粗合成氣，粗合成氣凈化后得到以H2、 CO和C4為主的精合成氣；而電解產(chǎn)生的氫氣則輸送到煤基多聯(lián)產(chǎn)模塊的不同工段用于配氫，如圖9的工藝路線。 一部分精合成氣通過配氫達到甲醇所需的氫碳比合成甲醇，另一部分精合成氣與甲醇合成產(chǎn)生的弛放氣混合，通過配氫達到甲烷合成所需的氫碳比合成甲烷。甲醇可以用于生產(chǎn)二甲醚，也可以直接銷售。煤基多聯(lián)產(chǎn)模塊也可以按圖ll的工藝路線進行生產(chǎn)甲烷、乙二醇和/或低碳醇。精合成氣分別通過配氫生產(chǎn)乙二醇和/或低碳醇，乙二醇和/或低碳醇產(chǎn)生的弛放氣和精合成氣混合，然后通過配氫生產(chǎn)甲烷。粗合成氣凈化后分離得到的(A送入藻類養(yǎng)殖系統(tǒng)。在一定的溫度范圍(10 4(TC)、光照強度下(300 40000LUX)，藻類養(yǎng)殖系統(tǒng)中光生物反應器內(nèi)培養(yǎng)的綠藻通過光合作用大量吸收C02并將其轉(zhuǎn)換成生物質(zhì)(即藻)，同時釋放出大量氧氣。藻可以經(jīng)生物提煉技術生產(chǎn)生物柴油。藻類養(yǎng)殖系統(tǒng)產(chǎn)生的氧氣和復合能源制氫氧產(chǎn)生的氧氣混合使用。在整個生產(chǎn)工藝中，由于利用水電解技術產(chǎn)生氧氣，因此可以外購廉潔的氮氣為生產(chǎn)提供保護氣、氣提用氣、及置換氣等所需的氮氣以及煤氣化所需的少量氧氣，從而可以節(jié)省傳統(tǒng)多聯(lián)產(chǎn)工藝中的空分工段的全部設備投資及運行與維護費用，以及為空分提供能量的鍋爐的大部分設備投資及運行與維護費用。
實施例三 參照圖4的工藝路線，生物電化學制氫所需要的少量電能來源于風光互補發(fā)電站，同時匹配低谷電能。煤炭在催化氣化爐中氣化后生產(chǎn)含CH4、H2、C02和CO為主的粗合成氣，粗合成氣凈化后得到以H^C0和CH4為主的精合成氣。生物電化學制氫所產(chǎn)生的氫氣送至煤基多聯(lián)產(chǎn)模塊的不同工段用于配氫，如圖9的工藝路線。 一部分精合成氣通過配氫達到甲醇所需的氫碳比合成甲醇，另一部分精合成氣與甲醇合成產(chǎn)生的弛放氣混合，通過配氫達到甲烷合成所需的氫碳比合成甲烷。甲醇可以用于生產(chǎn)二甲醚，也可以直接銷售。煤基多聯(lián)產(chǎn)模塊也可以按圖11的工藝路線進行生產(chǎn)甲烷、乙二醇和/或低碳醇。精合成氣分別通過配氫生產(chǎn)乙二醇和/或低碳醇，乙二醇和/或低碳醇產(chǎn)生的弛放氣和精合成氣混合，然后通過配氫生產(chǎn)甲烷。粗合成氣凈化后分離得到的(A送入藻類養(yǎng)殖系統(tǒng)。在一定的溫度范圍(10 4(TC)、光照強度下(300 40000LUX)，藻類養(yǎng)殖系統(tǒng)中光生物反應器內(nèi)培養(yǎng)的褐藻通過光合作用大量吸收(A并將其轉(zhuǎn)換成生物質(zhì)(即藻)，同時釋放出大量氧氣。藻可以經(jīng)生物提煉技術生產(chǎn)生物柴油。藻類養(yǎng)殖系統(tǒng)產(chǎn)生的氧氣可以直接排放。生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的生物廢水則輸送到生物電化學工段作為生物電化學制氫的原料。
實施例四 參照圖5的工藝路線，復合能源制氫氧所需的電能來源于風光互補發(fā)電站，同時匹配低谷電能，采用堿性電解槽水電解系統(tǒng)進行水電解。水電解產(chǎn)生的氧氣單獨或與其他氣化劑組分混合然后鼓入地下氣化通道，作為煤炭地下氣化的氣化劑。地下氣化采煤和煤催化氣化生產(chǎn)的粗合成氣經(jīng)凈化后得到含H^CO和CH4為主的精合成氣，而電解產(chǎn)生的氫氣則輸送到煤基多聯(lián)產(chǎn)模塊的不同工段用于配氫，如圖9的工藝路線。 一部分精合成氣通過配氫達到甲醇所需的氫碳比合成甲醇，另一部分精合成氣與甲醇合成產(chǎn)生的弛放氣混合，通過配氫達到甲烷合成所需的氫碳比合成甲烷。甲醇可以用于生產(chǎn)二甲醚，也可以直接銷售。煤基多聯(lián)產(chǎn)模塊也可以按圖ll的工藝路線進行生產(chǎn)甲烷、乙二醇和/或低碳醇。精合成氣分別通過配氫生產(chǎn)乙二醇和/或低碳醇，乙二醇和/或低碳醇產(chǎn)生的弛放氣和精合成氣混合，然后通過配氫生產(chǎn)甲烷。粗合成氣凈化后分離得到的(1)2送入藻類養(yǎng)殖系統(tǒng)。在
12一定的溫度范圍(10 40°C )、光照強度下(300 40000LUX)，藻類養(yǎng)殖系統(tǒng)中光生物反應器內(nèi)培養(yǎng)的金藻通過光合作用大量吸收(A并將其轉(zhuǎn)換成生物質(zhì)(即藻)，同時釋放出大量氧氣。藻可以經(jīng)生物提煉技術生產(chǎn)生物柴油。藻類養(yǎng)殖系統(tǒng)產(chǎn)生的氧氣和復合能源水電解制氫氧產(chǎn)生的氧氣混合輸送至地下氣化通道。在整個生產(chǎn)工藝中，由于利用水電解技術產(chǎn)生氧氣，因此可以只用一個小型空分設備為生產(chǎn)提供保護氣、氣提用氣、及置換氣等所需的氮氣以及煤氣化所需的少量氧氣，從而可以節(jié)省傳統(tǒng)多聯(lián)產(chǎn)工藝中的大部分空分工段的設備投資及運行與維護費用，以及為空分提供能量的鍋爐的大部分設備投資及運行與維護費用。
實施例五 參照圖6的工藝路線，復合能源制氫氧所需的電能來源于風光互補發(fā)電站，同時匹配低谷電能，采用SPE電解槽水電解系統(tǒng)進行水電解。水電解產(chǎn)生的一部分氧氣單獨或與其他氣化劑組分混合然后鼓入地下氣化通道，作為地下氣化的氣化劑，煤炭在地下氣化后生成以H2、 C0、 CH4和C02為主的粗合成氣；另一部分氧氣則輸送到地上氣化爐，煤炭在氣化爐中氣化生成以HyCO和(A(有時含有CH》為主的粗合成氣。兩股粗合成氣凈化后得到以H2、C0和CH4為主的精合成氣。電解產(chǎn)生的高純氫氣一部分直接銷售，另一部分則被輸送到煤基多聯(lián)產(chǎn)模塊的不同工段用于配氫，如圖9的工藝路線。 一部分精合成氣通過配氫達到甲醇所需的氫碳比合成甲醇，另一部分精合成氣與甲醇合成產(chǎn)生的弛放氣混合，通過配氫達到甲烷合成所需的氫碳比合成甲烷。甲醇可以用于生產(chǎn)二甲醚，也可以直接銷售。煤基多聯(lián)產(chǎn)模塊也可以按圖11的工藝路線進行生產(chǎn)甲烷、乙二醇和/或低碳醇。精合成氣分別通過配氫生產(chǎn)乙二醇和/或低碳醇，乙二醇和/或低碳醇產(chǎn)生的弛放氣和精合成氣混合，然后通過配氫生產(chǎn)甲烷。粗合成氣凈化后分離得到的C02和煤基多聯(lián)產(chǎn)模塊中分離得到的C02送入藻類養(yǎng)殖系統(tǒng)。在一定的溫度范圍(10 40°C )、光照強度下(300 40000LUX)，藻類養(yǎng)殖系統(tǒng)中光生物反應器內(nèi)培養(yǎng)的甲藻通過光合作用大量吸收(A并將其轉(zhuǎn)換成生物質(zhì)(即藻)，同時釋放出大量氧氣。藻可以經(jīng)生物提煉技術生產(chǎn)生物柴油。藻類養(yǎng)殖系統(tǒng)產(chǎn)生的氧氣和復合能源水電解制氫氧產(chǎn)生的氧氣混合輸送至氣化爐中。藻類經(jīng)生物提煉后產(chǎn)生的殘渣通過生物發(fā)酵生產(chǎn)副產(chǎn)品乙醇。在整個生產(chǎn)工藝中，由于利用水電解技術產(chǎn)生氧氣，因此可以只用一個小型空分設備為生產(chǎn)提供保護氣、氣提用氣、及置換氣等所需的氮氣以及煤氣化所需的少量氧氣，從而可以節(jié)省傳統(tǒng)多聯(lián)產(chǎn)工藝中的大部分空分工段的設備投資及運行與維護費用，以及為空分提供能量的鍋爐的大部分設備投資及運行與維護費用。
實施例六 參照圖7的工藝路線，氫氣來源于生物電化學制氫、水電解制氫和生物發(fā)酵制氫。前兩者所需要的電能來源于風光互補發(fā)電站，同時匹配低谷電能。水電解制氫采用堿性電解槽水電解系統(tǒng)。水電解產(chǎn)生的一部分氧氣單獨或與其他氣化劑組分混合然后鼓入地下氣化通道，作為煤炭地下氣化的氣化劑，煤炭在地下氣化后生成以H2、 C0、 CH4和C02為主的粗合成氣。該粗合成氣和煤催化氣化產(chǎn)生的粗合成氣混合后經(jīng)凈化得到以H2、 CO和CH4為主的精合成氣。復合能源制氫氧模塊產(chǎn)生的氫氣則輸送到煤基多聯(lián)產(chǎn)模塊的不同工段用于配氫，如圖9的工藝路線。 一部分精合成氣通過配氫達到甲醇所需的氫碳比合成甲醇，另一部分精合成氣與甲醇合成產(chǎn)生的弛放氣混合，通過配氫達到甲烷合成所需的氫碳比合成甲烷。甲醇可以用于生產(chǎn)二甲醚，也可以直接銷售。煤基多聯(lián)產(chǎn)模塊也可以按圖11的工藝路線進行生產(chǎn)甲烷、乙二醇和/或低碳醇。精合成氣分別通過配氫生產(chǎn)乙二醇和/或低碳 醇，乙二醇和/或低碳醇產(chǎn)生的弛放氣和精合成氣混合，然后通過配氫生產(chǎn)甲烷。粗合成氣 凈化后分離得到的(A送入藻類養(yǎng)殖系統(tǒng)。在一定的溫度范圍(10 4(TC)、光照強度下 (300 40000LUX)，藻類養(yǎng)殖系統(tǒng)中光生物反應器內(nèi)培養(yǎng)的紅藻通過光合作用大量吸收C02 并將其轉(zhuǎn)換成生物質(zhì)(即藻)，同時釋放出大量氧氣。藻可以經(jīng)生物提煉技術生產(chǎn)生物柴 油。藻類養(yǎng)殖系統(tǒng)產(chǎn)生的氧氣和復合能源水電解制氫氧產(chǎn)生的氧氣混合輸送至氣化爐中。 藻類經(jīng)生物提煉后產(chǎn)生的殘渣通過生物發(fā)酵生產(chǎn)副產(chǎn)品氫氣和/或甲烷。生產(chǎn)過程中所產(chǎn) 生的生物廢水則輸送到生物電化學工段作為原料。在整個生產(chǎn)工藝中，由于利用水電解技 術產(chǎn)生氧氣，因此可以只用一個小型空分設備為生產(chǎn)提供保護氣、氣提用氣、及置換氣等所 需的氮氣以及煤氣化所需的少量氧氣，從而可以節(jié)省傳統(tǒng)多聯(lián)產(chǎn)工藝中的大部分空分工段 的設備投資及運行與維護費用，以及為空分提供能量的鍋爐的大部分設備投資及運行與維 護費用。 實施例七 參照圖8的工藝路線，生物電化學制氫和水電解制氫所需的電能來源于風光互補 發(fā)電站，同時匹配低谷電能，采用SPE電解槽水電解系統(tǒng)進行水電解。水電解制氫、光電催 化制氫和藻類養(yǎng)殖系統(tǒng)產(chǎn)生的一部分氧氣作為地下氣化的氣化劑原料之一，煤炭在地下氣 化后生成以H2、 CO、 CH4和C02為主的粗合成氣；另一部分氧氣則輸送到地上氣化爐，煤炭在 氣化爐中氣化生成以HyCO和(A(有時含有CH》為主的粗合成氣。兩股粗合成氣凈化后 得到以H2、 CO和CH4為主的精合成氣，而水電解制氫和光電催化制氫產(chǎn)生的氫氣則輸送到 煤基多聯(lián)產(chǎn)模塊的不同工段用于配氫，如圖9的工藝路線。 一部分精合成氣通過配氫達到 甲醇所需的氫碳比合成甲醇，另一部分精合成氣與甲醇合成產(chǎn)生的弛放氣混合，通過配氫 達到甲烷合成所需的氫碳比合成甲烷。甲醇可以用于生產(chǎn)二甲醚，也可以直接銷售。在此 工藝中，煤氣化工段產(chǎn)生的大量水蒸汽用于生產(chǎn)過程。煤基多聯(lián)產(chǎn)模塊也可以按圖10的工 藝路線進行甲烷、甲醇、二甲醚和清潔電力的聯(lián)產(chǎn)。在此工藝中，甲醇和甲烷合成后產(chǎn)生的 部分弛放氣和氣化爐工段產(chǎn)生的部分水蒸汽可以輸送到發(fā)電系統(tǒng)，生產(chǎn)清潔電力。清潔電 力可以直接出售，或提供給復合能源制氫氧模塊。煤基多聯(lián)產(chǎn)模塊還可以按圖11的工藝路 線生產(chǎn)甲烷、乙二醇和/或低碳醇。精合成氣分別通過配氫生產(chǎn)乙二醇和/或低碳醇，乙二 醇和/或低碳醇產(chǎn)生的弛放氣和精合成氣混合，然后通過配氫生產(chǎn)甲烷。粗合成氣凈化后 分離得到的C02送入藻類養(yǎng)殖系統(tǒng)。在一定的溫度范圍(10 40°C )、光照強度下(300 40000LUX)，藻類養(yǎng)殖系統(tǒng)中光生物反應器內(nèi)培養(yǎng)的藍藻通過光合作用大量吸收C02并將其 轉(zhuǎn)換成生物質(zhì)(即藻)，同時釋放出大量氧氣。藻可以直接送至煤氣化工段、也可以經(jīng)生物 提煉技術生產(chǎn)生物柴油后將提煉后產(chǎn)生的殘渣則被送至煤氣化工段、還可以將部分藻類和 部分藻類提煉后產(chǎn)生的殘渣混合后送至煤氣化工段，實現(xiàn)煤與生物質(zhì)的共氣化，生產(chǎn)粗合 成氣。生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的生物廢水則輸送到生物電化學工段作為原料。在整個生產(chǎn)工藝 中，由于利用了多種技術產(chǎn)生氧氣，因此可以只用一個小型空分設備為生產(chǎn)提保護氣、氣提 用氣、及置換氣等所需的氮氣以及煤氣化所需的少量氧氣，從而可以節(jié)省傳統(tǒng)多聯(lián)產(chǎn)工藝 中的大部分空分工段的設備投資及運行與維護費用，以及為空分提供能量的鍋爐的大部分 設備投資及運行與維護費用。
實施例八 i^一
采用與實施例一相同的煤基能源化工產(chǎn)品多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及方法，通過把可再生能源 和可再生資源引入煤基能源化工產(chǎn)品多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)過程中，把煤炭轉(zhuǎn)變?yōu)榧淄?、甲醇、二?醚、乙二醇、低碳醇、氫氣、氧氣、生物柴油、和/或乙醇等清潔能源化工產(chǎn)品和清潔電力，實 現(xiàn)廢水、廢氣及固體廢棄物的綜合利用和二氧化碳的近零排放。不同之處在于將吸收0)2 的裸藻分別改為硅藻、衣藻、輪藻或黃藻通過光合作用將C02轉(zhuǎn)換成生物質(zhì)，同時釋放出大 量氧氣。
權利要求
一種煤基能源化工產(chǎn)品多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，包括煤氣化模塊和煤基多聯(lián)產(chǎn)模塊。
2. 根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，煤氣化模塊為地上煤氣化和/或地下煤氣化。
3. 根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，地上煤氣化為煤的直接氣化和/或煤的催 化氣化。
4. 根據(jù)權利要求1 3所述的任意一種系統(tǒng)，其特征在于，煤氣化得到的粗煤氣通過合 成氣凈化工段得到精合成氣，精合成氣通過配入適量的H2來調(diào)節(jié)氫碳比以反應合成甲烷、 甲醇、乙二醇、低碳醇和/或二甲醚或者它們的任意組合；或?qū)⑵渲胁糠志铣蓺馀淙脒m量 的氫氣反應合成甲醇、乙二醇、低碳醇和/或二甲醚，另一部分精合成氣與上述甲醇、乙二 醇、低碳醇和/或二甲醚合成產(chǎn)生的弛放氣混合，再配入適量的氫氣合成甲烷。
5. 根據(jù)權利要求1 4所述的任意一種系統(tǒng)，其特征在于，煤基多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)過程中余熱 回收推動蒸汽發(fā)電和/或以煤基多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的弛放氣作為燃氣發(fā)電。
6. —種煤基能源化工產(chǎn)品多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，包括煤氣化模塊、煤基多聯(lián)產(chǎn)模塊和藻類生 物固碳模塊。
7. 根據(jù)權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，煤氣化模塊為地上煤氣化和/或地下煤氣化。
8. 根據(jù)權利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，地上煤氣化為煤的直接氣化和/或煤的催 化氣化。
9. 根據(jù)權利要求6 8所述的任意一種系統(tǒng)，其特征在于，煤氣化得到的粗煤氣通過合 成氣凈化工段得到精合成氣，精合成氣通過配入適量的^來調(diào)節(jié)氫碳比以反應合成甲烷、 甲醇、乙二醇、低碳醇和/或二甲醚或者它們的任意組合；或?qū)⑵渲胁糠志铣蓺馀淙脒m量 的氫氣反應合成甲醇、乙二醇、低碳醇和/或二甲醚，另一部分精合成氣與上述甲醇、乙二 醇、低碳醇和/或二甲醚合成產(chǎn)生的弛放氣混合，再加入適量的氫氣合成甲烷。
10. 根據(jù)權利要求6 9所述的任意一種系統(tǒng)，其特征在于，煤基多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)過程中余 熱回收推動蒸汽發(fā)電和/或者以煤基多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的弛放氣作為燃氣發(fā)電。
11. 根據(jù)權利要求6 10所述的任意一種系統(tǒng)，其特征在于，藻類生物固碳模塊是利用 藻類通過光合作用吸收煤基能源化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的C02并釋放出大量02。
12. 根據(jù)權利要求6 11所述的任意一種系統(tǒng)，其特征在于，藻類生物固碳模塊中產(chǎn)生 的藻類通過生物提煉技術制備生物柴油，藻類殘渣則利用生物發(fā)酵技術生產(chǎn)乙醇、氫氣或 甲烷中的一種或多種，所產(chǎn)生的氫氣可以返回煤基多聯(lián)產(chǎn)模塊，藻類生物固碳過程中產(chǎn)生 的02則返回煤氣化模塊，形成循環(huán)工藝。
13. 根據(jù)權利要求6 12所述的任意一種系統(tǒng)，其特征在于，藻類生物固碳模塊中產(chǎn)生 的藻類經(jīng)提取后的殘渣和煤共混送至氣化爐形成煤與生物質(zhì)的共氣化，或?qū)⒃孱愔苯雍兔?共混送至氣化爐，形成煤與生物質(zhì)的共氣化。
14. 根據(jù)權利要求6 13所述的任意一種系統(tǒng)，其特征在于，藻類生物固碳模塊中所用 的藻類為藍藻、綠藻、甲藻、硅藻、衣藻、紅藻、褐藻、金藻、黃藻、輪藻或裸藻。
15. —種煤基能源化工產(chǎn)品多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，包括煤氣化模塊、煤基多聯(lián)產(chǎn)模塊和復合能 源制氫氧模塊。
16. 根據(jù)權利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，煤氣化模塊為地上煤氣化和/或地下煤氣化。
17. 根據(jù)權利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，地上煤氣化為煤的直接氣化和/或煤的 催化氣化。
18. 根據(jù)權利要求15 17所述的任意一種系統(tǒng)，其特征在于，煤氣化得到的粗煤氣通 過合成氣凈化工段得到精合成氣，精合成氣通過配入適量的H2來調(diào)節(jié)氫碳比以反應合成甲 烷、甲醇、乙二醇、低碳醇和/或二甲醚或者它們的任意組合；或?qū)⑵渲胁糠志铣蓺馀淙?適量的氫氣反應合成甲醇、乙二醇、低碳醇和/或二甲醚，另一部分精合成氣與上述甲醇、 乙二醇、低碳醇和/或二甲醚合成產(chǎn)生的弛放氣混合，再加入適量的氫氣合成甲烷。
19. 根據(jù)權利要求15 18所述的任意一種系統(tǒng)，其特征在于，煤基多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)過程中 余熱回收推動蒸汽發(fā)電和/或以煤基多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的弛放氣作為燃氣發(fā)電。
20. 根據(jù)權利要求15 19所述的任意一種系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)生產(chǎn)過程中所需要 的氫氣由水電解制氫氧技術、生物制氫技術、生物電化學制氫技術或光電催化制氫技術中 的一種或多種組合提供。
21. 根據(jù)權利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于，光電催化制氫技術為太陽能光電化學 法制氫或太陽能半導體光催化反應制氫。
22. 根據(jù)權利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于，生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的有機廢水作為生 物電化學制氫的原料。
23. 根據(jù)權利要求15 22所述的任意一種系統(tǒng)，其特征在于，復合能源制氫氧模塊中 所需的能量采用太陽能、風能、水能、地熱能、潮汐能、核電、低谷電能、煤基多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)過程 中余熱回收推動的蒸汽發(fā)電或者以其中的弛放氣作為燃氣發(fā)電，或普通電能中的一種或多 種。
24. 根據(jù)權利要求15 23所述的任意一種系統(tǒng)，其特征在于，復合能源制氫氧模塊中 所用的水電解系統(tǒng)為固體聚合物電解質(zhì)電解槽系統(tǒng)、堿性電解槽系統(tǒng)或固體氧化物電解質(zhì) 電解槽系統(tǒng)。
25. 根據(jù)權利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于，水電解產(chǎn)生的氧氣單獨或與其他氣化 劑組分混合然后鼓入地下氣化通道，作為地下氣化的氣化劑；或直接輸送至地上氣化爐中 作為煤氣化的原料之一。
26. 根據(jù)權利要求15 25所述的任意一種系統(tǒng)，其特征在于，煤基多聯(lián)產(chǎn)模塊中合成 甲烷、甲醇、二甲醚、乙二醇和/或低碳醇所需的合成氣中氫碳比是通過配氫利用一種或多 種制氫方法制氫來調(diào)節(jié)；或通過部分配氫、部分利用水煤氣變換反應來調(diào)節(jié)；或完全通過 水煤氣變化反應來調(diào)節(jié)。
27. —種煤基能源化工產(chǎn)品多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，包括煤氣化模塊、煤基多聯(lián)產(chǎn)模塊、藻類生 物固碳模塊和復合能源制氫氧模塊。
28. 根據(jù)權利要求27所述的系統(tǒng)，其特征在于，煤氣化模塊為地上煤氣化和/或地下煤 氣化。
29. 根據(jù)權利要求28所述的系統(tǒng)，其特征在于，地上煤氣化為煤的直接氣化和/或煤的 催化氣化。
30. 根據(jù)權利要求27 29所述的任意一種系統(tǒng)，其特征在于，煤氣化得到的粗煤氣通 過合成氣凈化工段得到精合成氣，精合成氣通過配入適量的H2來調(diào)節(jié)氫碳比以反應合成甲烷、甲醇、乙二醇、低碳醇和/或二甲醚或者它們的任意組合；或?qū)⑵渲胁糠志铣蓺馀淙?適量的氫氣反應合成甲醇、乙二醇、低碳醇和/或二甲醚，另一部分精合成氣與上述甲醇、 乙二醇、低碳醇和/或二甲醚合成產(chǎn)生的弛放氣混合，再加入適量的氫氣合成甲烷。
31. 根據(jù)權利要求27 30所述的任意一種系統(tǒng)，其特征在于，煤基多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)過程中 余熱回收推動蒸汽發(fā)電和/或以煤基多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的弛放氣作為燃氣發(fā)電。
32. 根據(jù)權利要求27 31所述的任意一種系統(tǒng)，其特征在于，藻類生物固碳模塊是利 用藻類通過光合作用吸收煤基能源化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的C02并釋放出大量02。
33. 根據(jù)權利要求27 32所述的任意一種系統(tǒng)，其特征在于，藻類生物固碳模塊中產(chǎn) 生的藻類通過生物提煉技術制備生物柴油，藻類殘渣則利用生物發(fā)酵技術生產(chǎn)乙醇、氫氣 或甲烷中的一種或多種，所產(chǎn)生的氫氣可以返回煤基多聯(lián)產(chǎn)模塊，藻類生物固碳過程中產(chǎn) 生的02則可以返回煤氣化模塊，形成循環(huán)工藝。
34. 根據(jù)權利要求27 33所述的任意一種系統(tǒng)，其特征在于，藻類生物固碳模塊中產(chǎn) 生的藻類經(jīng)提取后的殘渣和煤共混送至氣化爐形成煤與生物質(zhì)的共氣化，或?qū)⒃孱愔苯雍?煤共混送至氣化爐，形成煤與生物質(zhì)的共氣化。
35. 根據(jù)權利要求27 34所述的任意一種系統(tǒng)，其特征在于，藻類生物固碳模塊中所 用的藻類為藍藻、綠藻、甲藻、硅藻、衣藻、紅藻、褐藻、金藻、黃藻、輪藻或裸藻。
36. 根據(jù)權利要求27 35所述的任意一種系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)生產(chǎn)過程中所需要 的氫氣由水電解制氫氧技術、生物制氫技術、生物電化學制氫技術或光電催化制氫技術中 的一種或多種組合提供。
37. 根據(jù)權利要求36所述的系統(tǒng)，其特征在于，光電催化制氫技術為太陽能光電化學 法制氫或太陽能半導體光催化反應制氫。
38. 根據(jù)權利要求36所述的系統(tǒng)，其特征在于，生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的有機廢水作為生 物電化學制氫的原料。
39. 根據(jù)權利要求27 38所述的任意一種系統(tǒng)，其特征在于，復合能源制氫氧模塊中 所需的能量采用太陽能、風能、水能、地熱能、潮汐能、核電、低谷電能、煤基多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)過程 中余熱回收推動的蒸汽發(fā)電或者以其中的弛放氣作為燃氣發(fā)電，或普通電能中的一種或多 種。
40. 根據(jù)權利要求27 39所述的任意一種系統(tǒng)，其特征在于，復合能源制氫氧模塊中 所用的水電解系統(tǒng)為固體聚合物電解質(zhì)電解槽系統(tǒng)、堿性電解槽系統(tǒng)或固體氧化物電解質(zhì) 電解槽系統(tǒng)。
41. 根據(jù)權利要求40所述的系統(tǒng)，其特征在于，水電解產(chǎn)生的氧氣單獨或與其他氣化 劑組分混合然后鼓入地下氣化通道，作為地下氣化的氣化劑；或直接輸送至地上氣化爐中 作為煤氣化的原料之一。
42. 根據(jù)權利要求27 41所述的任意一種系統(tǒng)，其特征在于，煤基多聯(lián)產(chǎn)模塊中合成 甲烷、甲醇、二甲醚、乙二醇和/或低碳醇所需的合成氣中氫碳比是通過配氫利用一種或多 種制氫方法制氫來調(diào)節(jié)；或通過部分配氫、部分利用水煤氣變換反應來調(diào)節(jié)；或完全通過 水煤氣變化反應來調(diào)節(jié)。
43. —種煤基能源化工產(chǎn)品多聯(lián)產(chǎn)方法，包括 煤氣化反應得到粗合成氣；粗合成氣凈化后的氣體經(jīng)過煤基多聯(lián)產(chǎn)模塊合成甲烷、甲醇、乙二醇、低碳醇或二甲醚 中的一種或多種；煤基多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)過程中余熱回收推動蒸汽發(fā)電和/或以煤基多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生 的弛放氣作為燃氣發(fā)電。
44. 一種煤基化工產(chǎn)品多聯(lián)產(chǎn)方法，包括 煤氣化反應得到粗合成氣；粗合成氣凈化分離甲烷后的氣體經(jīng)過煤基多聯(lián)產(chǎn)模塊合成甲醇、甲烷、乙二醇、低碳醇 或二甲醚中的一種或多種；煤基多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)過程中余熱回收推動蒸汽發(fā)電和/或以煤基多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生 的弛放氣作為燃氣發(fā)電；煤氣化和多聯(lián)產(chǎn)過程產(chǎn)生的二氧化碳通過藻類生物固碳技術轉(zhuǎn)化為生物柴油、甲烷、 氫氣和乙醇中的一種或多種。
45. —種煤基化工產(chǎn)品多聯(lián)產(chǎn)方法，包括 煤氣化反應得到粗合成氣；粗合成氣凈化后的氣體經(jīng)過煤基多聯(lián)產(chǎn)模塊合成甲烷、甲醇、乙二醇、低碳醇或二甲醚 中的一種或多種；煤基多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)過程中余熱回收推動蒸汽發(fā)電和/或以煤基多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生 的弛放氣作為燃氣發(fā)電；由水電解制氫氧技術、生物制氫技術、生物電化學制氫技術或光電催化制氫技術中的 一種或多種組合提供多聯(lián)產(chǎn)工藝模塊和/或煤氣化模塊中所需的氫氣和/或氧氣。
46. —種煤基能源化工產(chǎn)品多聯(lián)產(chǎn)方法，包括 煤氣化反應得到粗合成氣；粗合成氣凈化后的氣體經(jīng)過煤基多聯(lián)產(chǎn)模塊合成甲烷、甲醇、乙二醇、低碳醇或二甲醚 中的一種或多種；煤基多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)過程中余熱回收推動蒸汽發(fā)電和/或以煤基多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生 的弛放氣作為燃氣發(fā)電；煤氣化和多聯(lián)產(chǎn)過程產(chǎn)生的二氧化碳通過藻類生物固碳技術轉(zhuǎn)化為生物柴油、甲烷、 氫氣和乙醇中的一種或多種；由水電解制氫氧技術、生物制氫技術、生物電化學制氫技術或光電催化制氫技術中的 一種或多種組合提供多聯(lián)產(chǎn)工藝模塊和/或煤氣化模塊中所需的氫氣和/或氧氣。
全文摘要
本發(fā)明提供一種煤基能源化工產(chǎn)品多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及方法，通過把可再生能源和可再生資源引入煤基能源化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程，將煤炭轉(zhuǎn)變?yōu)榍鍧嵜夯茉椿ぎa(chǎn)品和/或清潔電力，實現(xiàn)廢水、廢氣及固體廢棄物的綜合利用和二氧化碳的近零排放。
文檔編號F01K11/02GK101760248SQ200810240180
公開日2010年6月30日 申請日期2008年12月19日 優(yōu)先權日2008年12月19日
發(fā)明者劉敏勝, 徐春保, 李金來, 甘中學 申請人:新奧科技發(fā)展有限公司