一种煤制合成气的调节系统及调节方法技术方案

本发明专利技术提供一种煤制合成气的调节系统及调节方法，所述煤制合成气的调节系统，包括：煤气化单元，用于将煤进行气化并获得一氧化碳和氢气；电解水单元，用于将水电解为氢气和氧气；所述电解水单元和煤气化单元之间连接有氧气输送管道，用于将电解水单元得到的氧气供应至煤气化单元；气体调节单元，用于接收来自煤气化单元的一氧化碳和氢气以及来自电解水单元的氢气，并调配氢气和一氧化碳的比例。利用本发明专利技术的系统和方法，可以提高煤气化过程中C含量的有效利用率，尽可能的将煤中的碳转化为可利用的CO，减少CO2排放，在提高煤的利用效率的同时降低CO2排放量。

A Regulating System and Method for Coal-to-syngas

The invention provides a regulating system and a regulating method for coal-to-syngas, which comprises a coal gasification unit for gasifying coal and obtaining carbon monoxide and hydrogen; an electrolytic water unit for converting water into hydrogen and oxygen; and an oxygen conveying pipeline connecting the electrolytic water unit and the coal gasification unit for converting the electrolytic water unit into oxygen unit. The resulting oxygen is supplied to the coal gasification unit; the gas regulating unit receives carbon monoxide and hydrogen from the coal gasification unit and hydrogen from the electrolytic water unit, and allocates the proportion of hydrogen and carbon monoxide. The system and system of the invention can improve the effective utilization ratio of C content in coal gasification process, convert carbon in coal into available CO as far as possible, reduce CO2 emission, improve the utilization efficiency of coal and reduce CO2 emission.

【技术实现步骤摘要】
一种煤制合成气的调节系统及调节方法
本专利技术涉及煤气化合成气的利用领域，特别涉及煤气化合成气高效利用的煤制合成气调节系统及调节方法。
技术介绍
随着现代工业的发展，全球能源消费不断剧增，CO2排放量由工业革命1860年前的0.4亿吨发展到1996年的60.4亿吨。世界各国已注意到非持续性能源生产与发展模式使全球环境所面临的危机。最主要的温室气体CO2随着工业的发展而日益增多，加剧了人类生存环境的恶化；逐步削减温室气体的排放已经成为大多数科学家及政府机构的共识。因而，从能源、碳资源以及减轻CO2对环境污染等诸方面考虑，控制CO2的排放及加强CO2的开发利用都是一项具有重大战略意义的课题。在煤化工技术中，煤气化技术生成CO和H2，现有技术为通过一氧化碳变换技术调节H2/CO的比例，从而生产下游装置所需要比例的混合气体。CO变换反应如下。CO+H2O＝H2+CO2在反应的过程中，生成H2的同时，产生等量的CO2，此部分CO2无法使用，最终排入大气，增加环境负担。经计算，若单台气化炉燃煤量为84吨/小时，则会产生36吨/的CO2排放大气。此外，由于C转化为CO2排放，导致煤中有效碳含量没有充分利用，降低生产效率。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术中存在的问题，提供一种煤制合成气的调节系统及调节方法，利用本专利技术的系统和方法，可以提高煤气化过程中C含量的有效利用率，尽可能的将煤中的碳转化为可利用的CO，减少CO2排放，在提高煤的利用效率的同时降低CO2排放量。本专利技术为达到其目的，采用的技术方案如下：本专利技术第一方面提供一种煤制合成气的调节系统，包括：煤气化单元，用于将煤进行气化并获得一氧化碳和氢气；电解水单元，用于将水电解为氢气和氧气；所述电解水单元和煤气化单元之间连接有氧气输送管道，用于将电解水单元得到的氧气供应至煤气化单元；气体调节单元，用于接收来自煤气化单元的一氧化碳和氢气以及来自电解水单元的氢气，并调配氢气和一氧化碳的比例。优选的，所述煤气化单元包括煤粉制备装置、煤粉气化装置和合成气洗涤净化装置；所述煤粉制备装置用于将原料煤碾磨成煤粉；所述煤粉气化装置用于将煤粉制备装置得到的煤粉进行气化并得到含有一氧化碳和氢气的合成气；所述合成气洗涤装置用于将煤粉气化装置得到的合成气进行洗涤净化以脱除其中的杂质气体和灰分，得到一氧化碳和氢气混合气。优选的，所述电解水单元包括电解水装置、氢气压缩机、氧气压缩机；所述电解水装置用于将水电解为氧气和氢气；所述氢气压缩机用于对电解水装置得到的氢气增压，所述氢气压缩机与气体调节单元相连通，用于将增压后的氢气供应至气体调节单元；所述氧气压缩机用于对电解水装置得到的氧气增压，所述氧气压缩机与所述煤粉气化装置相连通，用于将增压后的氧气供应至煤粉气化装置。作为一种具体实施方式，所述气体调节单元设有出气口，用于输出已调配比例的氢气和一氧化碳混合气。作为一种具体实施方式，所述气体调节单元包括低温甲醇洗装置、气体组分检测装置和控制器，所述煤气化单元和低温甲醇洗装置之间连接有合成气输送管道；所述电解水单元和所述低温甲醇洗装置之间连接有氢气输送管道；所述合成气输送管道和所述氢气输送管道分别设有气体流量控制阀，所述低温甲醇洗装置设有合成气出口，所述气体组分检测装置用于检测所述合成气出口所排出的气体组成，所述控制器分别与所述气体组分检测装置及所述气体流量控制阀通信连接，所述控制器根据气体组分检测装置反馈的信号调控所述气体流量控制阀的开度。本专利技术第二方面提供一种煤制合成气的调节方法，包括如下步骤：将煤送至煤气化单元进行气化，并得到一氧化碳和氢气混合气；将水送至电解水单元进行电解，得到氢气和氧气；将煤气化单元得到的一氧化碳和氢气以及电解水单元得到的氢气送至气体调节单元，调配氢气和一氧化碳的比例，以获得H2/CO比例满足下游工序需求的氢气和一氧化碳混合气；将电解水单元得到的氧气供应至煤气化单元参与煤气化反应。优选的，所述煤气化单元包括煤粉制备装置、煤粉气化装置和合成气洗涤净化装置；所述调节方法包括：将原料煤送至煤粉制备装置进行碾磨，得到粒度＜500μm的煤粉；将煤粉送至煤粉气化装置进行煤气化反应，得到含有一氧化碳和氢气的合成气；将合成气送至合成气洗涤净化装置进行洗涤净化，脱除其中的杂质气体和灰分，得到一氧化碳和氢气混合气；将洗涤净化得到的一氧化碳和氢气混合气送至气体调节单元。优选的，经所述合成气洗涤净化装置得到的一氧化碳和氢气混合气，灰含量小于0.6mg/m3，硫含量小于0.1ppm。优选的，所述电解水单元包括电解水装置、氢气压缩机、氧气压缩机；所述调节方法包括：将水送至电解水装置进行电解得到氧气和氢气；将电解水装置得到的氧气经氧气压缩机增压后送至煤粉气化装置；将电解水装置得到的氢气经氢气压缩机增压后送至气体调节单元。作为一种具体实施方式，所述气体调节单元设有出气口，所述调节方法还包括如下步骤：将气体调节单元已调配好H2/CO比例的氢气和一氧化碳混合气经所述出气口送至下游工序。本专利技术提供的技术方案具有如下有益效果：本专利技术提供的调节系统和方法，可提高煤气化过程中C含量的有效利用率，尽可能将煤中的碳全部转化为可利用的CO，不仅可提供满足需求的H2/CO比例，而且能减少CO2的产生和排放，在提高煤的利用效率的同时降低CO2排放量。本专利技术通过利用电解水生产的H2和O2，对煤气化装置生产的合成气进行H2/CO比例的调节，避免了CO变换方法中产生的CO2，极大降低了CO2的排放量，同时有效提高了煤粉的使用效率，在生产等量有效气的条件下，减少了原煤使用量，大幅度提高项目能源利用效率。新能源利用电解水与煤化工传统技术的结合，提高项目效能，最大限度控制温室气体CO2的排放，达到节能与环保的双重效益，不仅降低环境压力，而且实现绿色清洁生产。附图说明图1为本专利技术一种实施方式中调节系统的示意图。具体实施方式为了更好的理解本专利技术的技术方案，下面结合实施例进一步阐述本专利技术的内容，但本专利技术的内容并不仅仅局限于以下实施例。本专利技术提供的煤制合成气调节系统，参见图1，主要包括煤气化单元、电水解单元和气体调节单元。其中煤气化单元，用于将煤进行气化并获得一氧化碳和氢气。电解水单元，用于将水电解为氢气和氧气；所述电解水单元和煤气化单元之间连接有氧气输送管道，用于将电解水单元得到的氧气供应至煤气化单元。气体调节单元，用于接收来自煤气化单元的一氧化碳和氢气以及来自电解水单元的氢气，并调配氢气和一氧化碳的比例。具体的，煤气化单元主要包括煤粉制备装置、煤粉气化装置和合成气洗涤净化装置。煤粉制备装置用于将原料煤碾磨成煤粉，优选将原来煤碾磨成粒度＜500μm的煤粉。煤粉气化装置用于将煤粉制备装置得到的煤粉进行气化并得到含有一氧化碳和氢气的合成气。合成气洗涤装置用于将煤粉气化装置得到的合成气进行洗涤净化以脱除其中的杂质气体和灰分，得到一氧化碳和氢气混合气。具体的，电解水单元主要包括电解水装置、氢气压缩机和氧气压缩机。电解水装置用于将水电解为氧气和氢气。氢气压缩机用于对电解水装置得到的氢气增压(例如增加至3.5-4.0MPa)，氢气压缩机与气体调节单元相连通，用于将增压后的氢气供应至气体调节单元。氧气压缩机用于对电解水装置得到的氧气增压(例如增加至4.0-4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤制合成气的调节系统，其特征在于，包括：煤气化单元，用于将煤进行气化并获得一氧化碳和氢气；电解水单元，用于将水电解为氢气和氧气；所述电解水单元和煤气化单元之间连接有氧气输送管道，用于将电解水单元得到的氧气供应至煤气化单元；气体调节单元，用于接收来自煤气化单元的一氧化碳和氢气以及来自电解水单元的氢气，并调配氢气和一氧化碳的比例。

【技术特征摘要】
1.一种煤制合成气的调节系统，其特征在于，包括：煤气化单元，用于将煤进行气化并获得一氧化碳和氢气；电解水单元，用于将水电解为氢气和氧气；所述电解水单元和煤气化单元之间连接有氧气输送管道，用于将电解水单元得到的氧气供应至煤气化单元；气体调节单元，用于接收来自煤气化单元的一氧化碳和氢气以及来自电解水单元的氢气，并调配氢气和一氧化碳的比例。2.根据权利要求1所述的调节系统，其特征在于，所述煤气化单元包括煤粉制备装置、煤粉气化装置和合成气洗涤净化装置；所述煤粉制备装置用于将原料煤碾磨成煤粉；所述煤粉气化装置用于将煤粉制备装置得到的煤粉进行气化并得到含有一氧化碳和氢气的合成气；所述合成气洗涤装置用于将煤粉气化装置得到的合成气进行洗涤净化以脱除其中的杂质气体和灰分，得到一氧化碳和氢气混合气。3.根据权利要求2所述的调节系统，其特征在于，所述电解水单元包括电解水装置、氢气压缩机、氧气压缩机；所述电解水装置用于将水电解为氧气和氢气；所述氢气压缩机用于对电解水装置得到的氢气增压，所述氢气压缩机与气体调节单元相连通，用于将增压后的氢气供应至气体调节单元；所述氧气压缩机用于对电解水装置得到的氧气增压，所述氧气压缩机与所述煤粉气化装置相连通，用于将增压后的氧气供应至煤粉气化装置。4.根据权利要求1-3任一项所述的调节方法，其特征在于，所述气体调节单元设有出气口，用于输出已调配比例的氢气和一氧化碳混合气。5.根据权利要求4所述的调节方法，其特征在于，所述气体调节单元包括低温甲醇洗装置、气体组分检测装置和控制器，所述煤气化单元和低温甲醇洗装置之间连接有合成气输送管道；所述电解水单元和所述低温甲醇洗装置之间连接有氢气输送管道；所述合成气输送管道和所述氢气输送管道分别设有气体流量控制阀，所述低温甲醇洗装置设有合成气出口，所述气体组分检测装置用于检测所述合成气出口所排出的气体组成，所述控制器分别与所述气体组分检...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚敏，郭中山，黄斌，焦洪桥，赵建宁，刘吉平，王琦，范为鹏，
申请(专利权)人：国家能源投资集团有限责任公司，神华宁夏煤业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11