一种低阶煤分质利用多联产制备甲醇和低碳烯烃的方法技术

本发明专利技术提供一种低阶煤分质利用多联产制备甲醇和低碳烯烃的方法，通过低阶煤分质利用工艺，获得的再将挥发分和提质煤等重整转化获得甲醇合成原料所需的CO和H2，来制备甲醇，多联产制备成低碳烯烃，充分有效地利用了低阶煤；另外，本发明专利技术有效地回收低阶煤中的水分和煤粉等用于制作水煤浆，进而制备成含有CO和H2的转化气废物利用，节约资源，废水的再利用解决了废水达标排放困难的问题，煤粉的再利用解决了环境污染问题；以上多种途径所制备的甲醇杂质少，质量高，大大提高了低阶煤的利用率，符合国家大力提倡的煤炭高效清洁利用。

A Method for Preparing Methanol and Low Carbon Olefins from Low-rank Coal by Polygeneration

【技术实现步骤摘要】
一种低阶煤分质利用多联产制备甲醇和低碳烯烃的方法
本专利技术涉及煤物质清洁利用
，尤其涉及一种低阶煤分质利用多联产制备甲醇和低碳烯烃的方法。
技术介绍
我国是一个富煤、贫油、少气的国家，煤炭消费量占一次能源消费量的60％以上，这决定了在相当长的一段时间内，以煤为主的能源结构难以改变。从已探明的煤矿品质看，我国煤炭中低阶煤所占比重非常大，因而合理而高效的利用中低阶煤生产高品质化工产品显得尤为重要。近些年来，煤气化、煤热解、煤气净化及煤气分离等技术的不断发展，使中低阶煤的清洁高效利用得到了越来越多的重视。世界范围内燃料的生产主要来源于石油的精炼过程。随着全球石油价格逐步攀升、石油资源的大量消耗和环保问题(温室效应和排放污染物，如浮碳、碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化合物、硫化物等)的日益重视，中低阶煤的分质利用工艺受到广泛关注。低碳烯烃是碳原子数小于或等于4的烯烃，如乙烯、丙烯、丁烯，是重要的有机化工原料，我国消费需求大，但自给率低。目前制取低碳烯烃的方法按原料划分总体上可以分为3大类：石油路线、天然气路线和煤炭路线。针对富煤、缺油、少气的现状，以煤为原料制合成气，再由合成气制取低碳烯烃，这为从非石油资源转化为基本有机化工原料提供了一条理想的途径。干燥是低阶煤作为锅炉燃料、气化原料、直接液化原料、热解原料或其他深加工原料的第一步。干燥既是满足下游加工工艺要求的需要，也是降低整个项目能耗和下游装置投资的需要。干燥过程中产生的包含大量水蒸气和煤粉等废气等直接排入大气中，会加重环境污染，因此有效回收干燥过程中的产生的煤粉和水分具有重要的实际意义。低阶煤中的水分一般分为自由水和结合水，而干燥通常只能除去低阶煤中大部分的自由水，很难去除低阶煤中的结合水，通常干燥过程烘干去掉的大部分自由水容易被冷凝回收利用。但是通常低阶煤的高效转化利用方式为干燥后进行热解，热解后的高温气体中依然含有大量的水蒸气，这部分水的含量也不容小觑。然而，考虑到低阶煤中水含量较高，而且在富产低阶煤的地区水资源往往非常珍贵；若能同时有效回收地低阶煤中宝贵的水资源和烘干过程中的煤粉，废物利用制备水煤浆，再将水煤浆燃烧气化制备转化气，利用转化气再制备甲醇，对解决现有低阶煤中水分回收不足和污染环境具有重要的意义。采用优质的煤炭例如无烟煤来制备烯烃，烯烃的产率虽然较高，但是生产成本较高。我国很多中低阶煤的品质差、灰分高、含水量高，利用低阶煤制备烯烃，通常是将低阶煤热解后得到粗制煤气和提质煤，一般热解是在有大量氧气(或空气)的条件下进行的，热解时一部分低阶煤将于氧气反应用于供热并且产生了大量的CO2。由于CO2不能燃烧，属于无效气体，并且因为有氧燃烧，粗制煤气中含氮量过高，降低了粗制煤气中H2和CO能量密度，使粗制煤气热值降低，除了回炉燃烧外，热解产出粗制煤气难有其它经济价值。而煤气化过程最大的问题在于未充分利用煤炭中所蕴含的化学组分，不能将其分子全部打断生产CO、H2，再进行化学合成烯烃，而低阶煤气化还原、重整技术和甲醇合成技术则可以最大限度的将煤炭中的化学组分以甲醇的形式保留下来。另外，热解时一部分煤将于氧气反应而消耗，导致提质煤的量更少，最终用提质煤途径制得的甲醇的量少甚至是得不到提质煤，极大的浪费了低阶煤中的有效的煤资源。另外，粗制煤气含有大量的水蒸气，然而，考虑到低阶煤中水含量较高，而且在富产低阶煤的地区水资源往往非常珍贵；若能同时有效回收地低阶煤中宝贵的水资源等，废物利用制备水煤浆，再将水煤浆燃烧气化制备转化气，利用转化气再制备甲醇，对解决现有低阶煤中水分回收不足和污染环境具有重要的意义。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供了一种低阶煤分质利用多联产制备甲醇和低碳烯烃的方法，通过将低阶煤烘干后气化还原，充分利用低阶煤中的挥发分、煤物质以及废水制备的水煤浆来作为烯烃合成的原料，途径多，制备的甲醇和低碳烯烃中的杂质少，质量高，提高了低阶煤的利用率。为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种低阶煤分质利用多联产制备甲醇和低碳烯烃的方法，包括以下工艺步骤：1)烘干步骤：所述低阶煤经烘干工艺处理得到烘干后低阶煤和烘干废气，所述烘干废气通过第一除尘工艺得到低阶煤粉；2)气化还原步骤：所述烘干后低阶煤通过气化还原工艺处理得到富气和提质煤，所述气化还原工艺是在无氧或微氧条件下对所述烘干后低阶煤进行加热的化学反应工艺；3)净化步骤：所述富气通过第一净化工艺后，得到重整转化原料气；4)配制合成气步骤：选所述重整转化原料气，第一转化气，第二转化气，第三转化气中的一种或数种，通过调节氢碳比工艺得到甲醇合成气，所述甲醇合成气的氢碳比R值为2.05～2.1；所述重整转化原料气通过重整转化工艺处理得到所述第一转化气；所述第二转化气由水煤浆通过水煤浆制气工艺制备得到，所述第三转化气由所述提质煤通过提质煤制气工艺制备得到；所述水煤浆制气工艺为，将水煤浆与O2或空气通过水煤浆气化工艺处理得到包含CO、CO2和H2的第二水煤气，所述第二水煤气通过第二净化工艺处理后得到所述第二转化气；所述提质煤制气工艺为所述提质煤通过与H2O和O2反应制备包含CO、CO2和H2的第三水煤气，将所述第三水煤气通过第三净化工艺处理后得到所述第三转化气；5)甲醇合成步骤：所述甲醇合成气通过甲醇合成工艺得到粗甲醇和甲醇驰放气；部分的所述粗甲醇通过甲醇精馏工艺得到精甲醇；6)甲醇转化烯烃步骤：部分的所述粗甲醇通过甲醇制烯烃工艺，制得所述低碳烯烃。优选地，所述甲醇合成气进入所述甲醇合成工艺前，经过压缩工艺和脱硫工艺处理，将所述甲醇合成气中的总硫脱到不高于0.1ppm。优选地，所述水煤浆通过选自所述低阶煤粉、所述低阶煤和所述提质煤中的一种或数种制备得到。进一步，所述第二转化气或所述第三转化气通过变换转化工艺，转换成所述甲醇合成气。优选地，所述第一净化工艺通过压缩工艺和脱硫工艺处理得到所述重整转化原料气。本专利技术中，优选采用粉状的低阶煤作为原料，便于提高烘干的效率。烘干工艺一般只能除去低阶煤中大部分的自由水，而一般不能除掉低阶煤中的结合水，因此，低阶煤通过烘干工艺处理后得到烘干后的低阶煤和废气，所得烘干后的低阶煤依然含有一定量的水分，这部分剩余的水分可在后续的气化还原工艺中气化变成水蒸气。在烘干的过程中同时会有一部分小粒度的低阶煤以扬尘的形式进入废气中，这部分扬尘即主要为煤粉，原料低阶煤的粒度越小，废气中的煤粉越多，废气直接排放不仅污染了环境，也浪费了煤资源，因此通过第一除尘工艺捕获回收烘干工艺后的废气中的第一煤粉具有重要的经济价值。一般通过第一除尘工艺可回收废气中95％以上的煤粉。烘干后的低阶煤进入气化还原工艺发生反应得到高温的富气。其中，气化还原工艺是在无氧或微氧条件下对烘干后的低阶煤进行加热的化学反应工艺。烘干后的低阶煤进入气化还原工艺，在烟气等加热介质的加热下，反应过程中无需加入添加剂等其他物质，温度一般为350℃-800℃，压力≤30Kpa下发生复杂化学反应的过程，得到固态的碳和高温的富气，其中，固态的碳即为提质煤，提质煤中的挥发分8-15wt％。高温的富气为包含CO、H2、CO2、烃类、煤焦油、萘、卤化物、灰尘和含硫化合物等的多杂质气体。气化还原工艺采用的无氧或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低阶煤分质利用多联产制备甲醇和低碳烯烃的方法，其特征在于：包括以下工艺步骤：1)烘干步骤：所述低阶煤经烘干工艺处理得到烘干后低阶煤和烘干废气，所述烘干废气通过第一除尘工艺得到低阶煤粉；2)气化还原步骤：所述烘干后低阶煤通过气化还原工艺处理得到富气和提质煤，所述气化还原工艺是在无氧或微氧条件下对所述烘干后低阶煤进行加热的化学反应工艺；3)脱硫步骤：所述富气通过第一净化工艺后，得到重整转化原料气；4)配制合成气步骤：选所述重整转化原料气，第一转化气，第二转化气，第三转化气中的一种或数种，通过调节氢碳比工艺得到甲醇合成气，所述甲醇合成气的氢碳比R值为2.05～2.1；所述重整转化原料气通过重整转化工艺处理得到所述第一转化气；所述第二转化气由水煤浆通过水煤浆制气工艺制备得到，所述第三转化气由所述提质煤通过提质煤制气工艺制备得到；所述水煤浆制气工艺为，将水煤浆与O2或空气通过水煤浆气化工艺处理得到包含CO、CO2和H2的第二水煤气，所述第二水煤气通过第二净化工艺处理后得到所述第二转化气；所述提质煤制气工艺为所述提质煤通过与H2O和O2反应制备包含CO、CO2和H2的第三水煤气，将所述第三水煤气通过第三净化工艺处理后得到所述第三转化气；5)甲醇合成步骤：所述甲醇合成气通过甲醇合成工艺得到粗甲醇和甲醇驰放气；部分的所述粗甲醇通过甲醇精馏工艺得到精甲醇；6)甲醇转化烯烃步骤：部分的所述粗甲醇通过甲醇制烯烃工艺，制得所述低碳烯烃。...

【技术特征摘要】
1.一种低阶煤分质利用多联产制备甲醇和低碳烯烃的方法，其特征在于：包括以下工艺步骤：1)烘干步骤：所述低阶煤经烘干工艺处理得到烘干后低阶煤和烘干废气，所述烘干废气通过第一除尘工艺得到低阶煤粉；2)气化还原步骤：所述烘干后低阶煤通过气化还原工艺处理得到富气和提质煤，所述气化还原工艺是在无氧或微氧条件下对所述烘干后低阶煤进行加热的化学反应工艺；3)脱硫步骤：所述富气通过第一净化工艺后，得到重整转化原料气；4)配制合成气步骤：选所述重整转化原料气，第一转化气，第二转化气，第三转化气中的一种或数种，通过调节氢碳比工艺得到甲醇合成气，所述甲醇合成气的氢碳比R值为2.05～2.1；所述重整转化原料气通过重整转化工艺处理得到所述第一转化气；所述第二转化气由水煤浆通过水煤浆制气工艺制备得到，所述第三转化气由所述提质煤通过提质煤制气工艺制备得到；所述水煤浆制气工艺为，将水煤浆与O2或空气通过水煤浆气化工艺处理得到包含CO、CO2和H2的第二水煤气，所述第二水煤气通过第二净化工艺处理后得到所述第二转化气；所述提质煤制气工艺为所述提质煤通过与H2O和O2反应制备包含CO、CO2和H2的第三水煤气，将所述第三水煤气通过第三净化工艺处理后得到所述第三转化气；5)甲醇合成步骤：所述甲醇合成气通过甲醇合成工艺得到粗甲醇和甲醇驰放气；部分的所述粗甲醇通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：李佳春，金飞伟，陈锋江，李正平，潘建波，张宏伟，
申请(专利权)人：浙江天禄环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33