本发明专利技术属于能源与化工技术领域，具体涉及一种煤气化耦合煤焦化制甲醇联产乙二醇和LNG的工艺方法及装置。该装置包括煤气化单元、酸气脱除单元、深冷分离单元、甲醇合成单元、煤焦化单元，焦炭气化单元、焦炉气净化单元、PSA分离单元、甲烷转化单元和乙二醇合成单元。该方法将煤气化与煤焦化耦合生产甲醇、乙二醇和LNG，充分利用煤焦化工业废气中的富氢资源H2和CH4生产化工产品，减少工业废气排放。此外，该方法通过深冷分离单元充分利用煤气化合成气中的部分一氧化碳，实现了煤制甲醇联产乙二醇过程，去掉了传统煤制甲醇过程的变化单元，且不经水煤气变换单元，大幅度降低了酸气脱除单元的负荷，有效地降低了二氧化碳排放，该方法显著提高资源和能源利用率，提高了系统的灵活性。
A Process Method and Device for Co-production of Ethylene Glycol and LNG from Coal Coking with Coal Gasification
【技术实现步骤摘要】
一种煤气化耦合煤焦化制甲醇联产乙二醇和LNG的工艺方法及装置
本专利技术属于能源与化工
，具体涉及一种煤气化耦合煤焦化制甲醇联产乙二醇和LNG的工艺方法及装置。
技术介绍
甲醇是一种重要的平台化学品，是仅次于烯烃和芳烃的重要基础有机材料。由甲醇可以制甲醛、甲胺、醋酸、甲酸甲酯、甲基叔丁基醚(MTBE)等众多下游产品，同时甲醇还是生产塑料、合成橡胶、合成纤维和医药的原料。另外，新兴下游消费领域中二甲醚、甲醇燃料(甲醇汽油)和甲醇制烯烃对甲醇需求将来会有较快的增长。目前，我国生产甲醇的主要原料是煤炭，煤气化是煤制甲醇的重要途径，是现代煤化工的典型代表，其工艺流程简图见图1。煤气化制甲醇工艺主要由四个单元组成：水煤浆制备单元，煤气化单元，水煤气变换单元，酸气脱除单元和甲醇合成单元。原料煤经过预处理变成水煤浆，水煤浆进入煤气化单元与氧气在气化炉内反应生成粗合成气。粗合成气经过水煤气变换单元，部分CO转化为H2，同时生成CO2。变换后的粗合成气进入酸性气体净化单元脱除CO2和H2S得到干净的合成气。最后，洁净的合成气进入甲醇合成单元生成粗甲醇，粗甲醇经过精馏系统得到符合纯度的产品甲醇。乙二醇作为一种重要的有机化工原料，广泛地应用于生产聚酯、防冻液、表面活性剂、润滑剂、增塑剂、化妆品等产品。随着我国聚酯工业的迅速发展，国内市场对乙二醇的需求量持续增长。因此，如何提高乙二醇产能以缓解国内乙二醇供需矛盾，已成为该行业亟需解决的重要问题。目前工业化生产乙二醇的技术主要有两种：一是以传统石油路线为代表的环氧乙烷水合法；二是以煤为原料转化制取合成气进而合成乙二醇。面对石油路线诸多缺点及国内富煤贫油的能源结构，煤制乙二醇越来越受到重视。煤制乙二醇工艺装置如图1所示，主要由煤气化单元，水煤气变换单元，空分单元，酸气脱除单元，H2/CO分离单元，草酸二甲酯合成单元，乙二醇合成单和乙二醇精制单元构成。原料煤预处理后进入煤气化单元，与氧气及蒸汽发生系列化学反应生成合成气。合成气经水煤气变换单元，使得H2/CO调整至2.0左右，再进入酸性气体脱出单元，脱除合成气中的杂质组分。净化合成气经H2/CO分离单元，得到的CO物流进入草酸二甲酯合成单元，合成的草酸二甲酯进入乙二醇合成单元，与氢气催化加氢反应、生成乙二醇粗产品。经过乙二醇精制单元，最终得到高纯度的乙二醇产品。现有的煤气化制合成气生产甲醇和乙二醇过程存在的主要问题是CO2排放量大导致的煤炭资源利用效率低。主要原因是由于煤中的H/C比为0.8～1，而煤气化生产甲醇和乙二醇的适宜H/C比例均为2.0左右，因此煤制合成气过程中需要通过水煤气变换单元适当调整氢碳比。冗余的碳元素将以CO2形式被排放到大气中，一方面造成了环境污染，另一方面使大量碳资源损失导致资源利用率低。以煤焦化为龙头的煤化工过程，目前存在着焦炉气资源被浪费和焦炭市场产能过剩、产品价值低的问题。焦炉气的主要成分包括H2(55～60％)，CH4(23～27％)，CO(5～8％)，N2(3～6％)，CO2(<2％)，炼焦行业每年副产的焦炉气量为900亿标立方米，但是只有20％～40％的焦炉气用于焦炉燃料使用，大部分焦炉气被排空，浪费了大量的资源。有研究提出可用焦炉气进一步生产甲醇、烯烃或者天然气等化工产品，但是焦炉气中的氢碳比高达5.6，而合成的下游化工产品氢碳比为2.0左右，因此过程中会有大量的H2得不到充分利用，这部分过剩的H2往往以驰放气的形式排放或者作为燃料燃烧供热，使得高效清洁的氢能得不到利用。根据焦炉气氢多碳少、煤气化合成气氢少碳多的特点，将两者结合起来生产化工产品能够有效地降低二氧化碳的排放，同时充分利用焦炉气资源。本专利技术考虑到煤气化制乙二醇过程需要高纯度的氢气和一氧化碳，若将焦炉煤气富足的氢资源和煤制甲醇过程中冗余的碳资源合理运用到甲醇和乙二醇生产过程中，将会实现氢碳资源的高效分级利用。同时，考虑到进一步提升煤制甲醇过程的经济性能和煤炭的资源利用率，在原有煤制甲醇的过程中联产乙二醇和LNG，能够增加系统的灵活性，更好地面对市场的风险。
技术实现思路
为解决现有煤制合成气生产化学产品技术及焦炉煤气利用技术的缺点和不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种煤气化耦合煤焦化制甲醇联产乙二醇和LNG(液化天然气)的装置，该装置有助于降低煤制合成气生产化学品过程的二氧化碳排放，实现煤炭资源合理有效利用，并实现氢碳资源分级高效利用。本专利技术的另一目的在于提供一种采用上述装置制甲醇联产乙二醇和LNG的工艺方法。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种煤气化耦合煤焦化制甲醇联产乙二醇和LNG的装置，包括煤气化单元、酸气脱除单元、深冷分离单元、甲醇合成单元、煤焦化单元，焦炭气化单元、焦炉气净化单元、PSA(变压吸附)分离单元、甲烷转化单元和乙二醇合成单元。所述的煤气化单元设有气化原料煤入口、氧气入口和煤气化粗合成气出口，煤气化单元的煤气化粗合成气出口通过管道与酸气脱除单元的煤气化粗合成气入口连接；酸气脱除单元设有煤气化粗合成气入口、焦化气入口、二氧化碳出口和煤气化合成气出口，其中焦化气入口通过管道与焦炭气化单元的焦化气出口相连，煤气化合成气出口通过管道与深冷分离单元的煤气化合成气入口连接；深冷分离单元设有甲醇合成气出口、一氧化碳出口和LNG出口，其中甲醇合成气出口通过管道与甲醇合成单元的甲醇合成气入口相连接，一氧化碳出口通过管道与乙二醇合成单元的一氧化碳入口相连接，LNG出口用于LNG的输送；甲醇合成单元设有甲醇合成气入口、转化后的合成气入口、氢气入口和两个甲醇出口，其中转化后的合成气入口通过管道与甲烷转化单元的转化后的合成气出口相连，氢气入口通过管道与PSA分离单元单元的氢气出口相连，两个甲醇出口中，一个输出甲醇产品，另一个通过管道与乙二醇合成单元的甲醇入口相连；所述的煤焦化单元设有焦化原料煤入口、焦炭出口和粗焦炉气出口，其中焦炭出口通过管道与焦炭气化单元的焦炭入口相连接，粗焦炉气出口通过管道与焦炉气净化单元的粗焦炉气入口相连接；焦炉气净化单元设有洁净焦炉气出口和焦油出口，其中，洁净焦炉气出口通过管道与PSA分离单元的洁净焦炉气入口连接，焦油出口用于焦油输出；PSA分离单元设有混合气出口和两个氢气出口，其中混合气出口通过管道与甲烷转化单元的进气管道相连接，两个氢气出口中，一个通过管道与乙二醇合成单元的氢气入口相连接，另一通过管道与甲醇合成单元的氢气进口相连接。本专利技术进一步提供采用上述装置制甲醇联产乙二醇的工艺方法，包括以下步骤：气化原料煤1与氧气2进入煤气化单元进行高温气化反应，制得煤气化粗合成气3，煤气化粗合成气3与来自焦炭气化单元的焦化气10混合后进入酸气脱除单元脱除二氧化碳4，得到煤气化合成气5，煤气化合成气5进入深冷分离单元，分离出甲烷6和一氧化碳17，得到甲醇合成气7，其中甲烷6作为LNG产品输出，一氧化碳17送入乙二醇合成单元，甲醇合成气7进入甲醇合成单元，与来自甲烷转化单元的转化后的合成气15，以及来自PSA单元的氢气13一起经反应和提纯后得到产品甲醇16和甲醇19；焦化原料煤8经煤焦化单元后得到焦炭9和粗焦炉气11，其中焦炭9进入焦炭气化单元进行气化反应；粗焦炉气11进入焦炉气净化单元脱除焦油、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种煤气化耦合煤焦化制甲醇联产乙二醇和LNG的装置，其特征在于：包括煤气化单元、酸气脱除单元、深冷分离单元、甲醇合成单元、煤焦化单元，焦炭气化单元、焦炉气净化单元、PSA分离单元、甲烷转化单元和乙二醇合成单元；所述的煤气化单元设有气化原料煤入口、氧气入口和煤气化粗合成气出口，煤气化单元的煤气化粗合成气出口通过管道与酸气脱除单元的煤气化粗合成气入口连接；酸气脱除单元设有煤气化粗合成气入口、焦化气入口、二氧化碳出口和煤气化合成气出口，其中焦化气入口通过管道与焦炭气化单元的焦化气出口相连，煤气化合成气出口通过管道与深冷分离单元的煤气化合成气入口连接；深冷分离单元设有甲醇合成气出口、一氧化碳出口和LNG出口，其中甲醇合成气出口通过管道与甲醇合成单元的甲醇合成气入口相连接，一氧化碳出口通过管道与乙二醇合成单元的一氧化碳入口相连接，LNG出口用于LNG的输送；甲醇合成单元设有甲醇合成气入口、转化后的合成气入口、氢气入口和两个甲醇出口，其中转化后的合成气入口通过管道与甲烷转化单元的转化后的合成气出口相连，氢气入口通过管道与PSA分离单元单元的氢气出口相连，两个甲醇出口中，一个输出甲醇产品，另一个通过管道与乙二醇合成单元的甲醇入口相连；所述的煤焦化单元设有焦化原料煤入口、焦炭出口和粗焦炉气出口，其中焦炭出口通过管道与焦炭气化单元的焦炭入口相连接，粗焦炉气出口通过管道与焦炉气净化单元的粗焦炉气入口相连接；焦炉气净化单元设有洁净焦炉气出口和焦油出口，其中，洁净焦炉气出口通过管道与PSA分离单元的洁净焦炉气入口连接，焦油出口用于焦油输出；PSA分离单元设有混合气出口和两个氢气出口，其中混合气出口通过管道与甲烷转化单元的进气管道相连接，两个氢气出口中，一个通过管道与乙二醇合成单元的氢气入口相连接，另一通过管道与甲醇合成单元的氢气进口相连接。...
【技术特征摘要】
1.一种煤气化耦合煤焦化制甲醇联产乙二醇和LNG的装置，其特征在于：包括煤气化单元、酸气脱除单元、深冷分离单元、甲醇合成单元、煤焦化单元，焦炭气化单元、焦炉气净化单元、PSA分离单元、甲烷转化单元和乙二醇合成单元；所述的煤气化单元设有气化原料煤入口、氧气入口和煤气化粗合成气出口，煤气化单元的煤气化粗合成气出口通过管道与酸气脱除单元的煤气化粗合成气入口连接；酸气脱除单元设有煤气化粗合成气入口、焦化气入口、二氧化碳出口和煤气化合成气出口，其中焦化气入口通过管道与焦炭气化单元的焦化气出口相连，煤气化合成气出口通过管道与深冷分离单元的煤气化合成气入口连接；深冷分离单元设有甲醇合成气出口、一氧化碳出口和LNG出口，其中甲醇合成气出口通过管道与甲醇合成单元的甲醇合成气入口相连接，一氧化碳出口通过管道与乙二醇合成单元的一氧化碳入口相连接，LNG出口用于LNG的输送；甲醇合成单元设有甲醇合成气入口、转化后的合成气入口、氢气入口和两个甲醇出口，其中转化后的合成气入口通过管道与甲烷转化单元的转化后的合成气出口相连，氢气入口通过管道与PSA分离单元单元的氢气出口相连，两个甲醇出口中，一个输出甲醇产品，另一个通过管道与乙二醇合成单元的甲醇入口相连；所述的煤焦化单元设有焦化原料煤入口、焦炭出口和粗焦炉气出口，其中焦炭出口通过管道与焦炭气化单元的焦炭入口相连接，粗焦炉气出口通过管道与焦炉气净化单元的粗焦炉气入口相连接；焦炉气净化单元设有洁净焦炉气出口和焦油出口，其中，洁净焦炉气出口通过管道与PSA分离单元的洁净焦炉气入口连接，焦油出口用于焦油输出；PSA分离单元设有混合气出口和两个氢气出口，其中混合气出口通过管道与甲烷转化单元的进气管道相连接，两个氢气出口中，一个通过管道与乙二醇合成单元的氢气入口相连接，另一通过管道与甲醇合成单元的氢气进口相连接。2.一种采用权利要求1所述装置制甲醇联产乙二醇的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：气化原料煤1与氧气2进入煤气化单元进行高温气化反应，制得煤气化粗合成气3，煤气化粗合成气3与来自焦炭气化单元的焦化气10混合后进入酸气脱除单元脱除二氧化碳4，得到煤气化合成气5，煤气化合成气5进入深冷分离单元，分离出甲烷6和一氧化碳17，得到甲醇合成气7，其中甲烷6作为LNG产品输出，一氧化碳17送入乙二醇合成单元，甲醇合成气7进入甲醇合成单元，与来自甲烷转化单元的转化后的合成气15，以及来自PSA单元的氢气13一起经反应和提纯后...
【专利技术属性】
技术研发人员：钱宇，陈建军，杨思宇，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44
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