【技术实现步骤摘要】
本技术涉及煤化工、能源、环保多个领域，主要是煤炭原料制高co合成气、或者与天然气或焦炉气、转炉气蒸汽转化制合成气，多气源合成气混合配氢气调节氢碳比制造甲醇、二甲醚、费托反应制油、烯烃、烷烃、醋酸等多种化工产品或化工—动力、热电能源联产。
技术介绍
1、co2是影响人类生存的地球环境温度升高的所排放的主要温室气体，2015年巴黎协定设定本世纪后半叶实现碳(co2)净零排放，2020年9月第75届联合国提出争取2060年前实现碳中和，我国在2020年提出力争2060年前达到碳中和，2021年8月份国家科技部等九部门更进一步发布科技支撑碳达峰碳中和实施方案(2022-2030年)，方案明确提出智能化升级改造技术。目前我国是世界上最大的碳排放国，一是我国煤化工生产品包括煤制甲醇、烯烃、煤制天然气、煤制油等，采用煤气化制合成气，再co经变换低温甲醇洗排放大量co2，二是我国又是世界最大燃煤发电国，加上燃煤发电中又排放大量co2，这不仅给我国生态环境带来严重影响，也严重影响到我国在国际上的形象。
2、为达到我国承诺的双碳目标，不少研究开发单位提出co2加氢合成甲醇的技术方案，对这一方案除需进一步提高co2合成的转化率外，还由于co2合成甲醇需比co合成甲醇需增加50％h2分子，故带来原料消耗和制造成本的提高，特别是至今煤制甲醇的国内外技术基本上将煤气化出口合成气中60％上下高co进行变换到co30％，将其余变换成co2脱除排放，造成产品煤耗成本高和co2排放量大。为此不少研究开发单位提出采用富碳煤气化和富氢天然气转化，双气头制气
3、2007年由中科院王大中院士主编出版了《21世纪中国能源科技发展展望》一书(清华大学出版社，p164图3-19)，即是“以煤气化为核心的多联产系统概念简图”(参见说明书附图5)。在这份现有技术图中，采用空气分离获取煤气化用氧，制得主要成分为co和h2的粗煤气经用水蒸汽将co变换生成h2和co2，分离富co2气调节符合不同化工产品要求的氢碳比生产各种不同化工产品液体燃油或发电供热、供冷、制氢、燃料电池，从此书出版十余年来，国内外发表了大量关于igcc或gcc多联产论文，其中很多从化工-电力或动力联产为题，组合方式有化工与电力串连、并连、串并连，甲醇、二甲醚、油品、化工产品和电力不同化动比变化影响单产联产能效比，但各种方案计算所得有效能㶲效率lhv变化相差不太大，总效率大多在50％上下。
技术实现思路
1、本技术提供了一种高效煤碳基原料化工-动力多联产装置，所用原料以富碳原料煤气化为主，在煤高温气化中将co2转化为co，并充分利用煤气中氢气实现节能减排。
2、一种高效煤碳基原料化工-动力多联产装置，包括制合成气区、净化区、化工合成区和热电联产区，还包括配气区和水电解区，所述的制合成气区包括气化炉、废热锅炉，所述的净化区包括依次连接的电除尘设备、脱硫设备，所述的配气区包括膜分离器、混合器，所述的化工合成区包括合成反应器、换热器、水冷器、气液分离器，所述的热电联产区包括蒸汽轮机、燃气轮机，所述的水电解区包括依次连接的水电解器、除氧器，所述的气化炉和废热锅炉外接蒸汽轮机，所述的废热锅炉后面与电除尘设备、脱硫设备依次连接，出脱硫设备的管道分两部分，分别与储气罐和膜分离器连接，所述的膜分离器与换热器、合成反应器、水冷器依次连接。
3、作为一种优选，所述的装置还包括安全气柜、煤气柜和氢气柜及其连接的带调节阀的进出口管道，及供实时检测温度、压力、组成各种参数的仪器，多参数、多目标数字化、智能化、优化控制设备。一是供开停车和事故检修时存储气用，二是减少正常生产时安全火炬放空气量，节省气量和改善工厂生产区空气环境。
4、一种高效煤碳基原料化工-动力多联产方法，包括制合成气、净化、化工合成和热电联产，还包括配气和水电解，以富碳原料煤碳为原料，还可根据需要加入多原料气作为混合原料气，取消现技术煤气化多联产系统中采用的空分制o2和水煤气co变换制氢，避免排放变换生成大量co2，实现优化反应氢碳比化工生产-动力多联产，包括以下步骤：
5、(1)制合成气区煤气化：所述的富碳原料用o2和co2或o2和co2及高温水蒸气进行气化，所述的o2由电解水制得，所述的co2为来自热电联产区，将所述的富碳原料在制合成气区在800～1800℃高温下气化制得含mol分率>70％的co和h2的粗煤气；
6、(2)净化区净化脱硫除尘除毒：所述的粗煤气经除尘、脱硫、脱毒除去对化工催化剂和发电设备有毒有害的物质得到净煤气；
7、(3)水电解区电解水制氢：在水电解区电解水制得氧气和氢气，氢供化工合成用，氧供煤气化和燃气发电用，电供所述的水电解区采用；当有外供光伏风电新能源发电或蓄电时，发电气发电可外销；
8、(4)配气区配气：所述的净煤气分成化工气ⅰ和发电气ⅰ，当原料气为单原料的煤炭气时，所述的发电气ⅰ用膜分离或psa法或二者结合分离提取h2转流补入化工气ⅰ中成为化工气ⅱ，所述的发电气ⅰ提氢后称发电气ⅱ送去燃气蒸汽发电、供电解水制氢气和氧气，若所述的化工气ⅱ中氢碳比值如未达到优化值，用电解水制的氢按不同化工产品调整氢碳比值到优化值，成为合成气，如所述的化工气ⅱ中氢碳值已达到优化值，则直接将化工气ⅱ作为合成气去化工合成；
9、当原料气为单原料气和多原料气的混合气时，若所述的混合气的氢碳比值已达到优化值，则所述的发电气ⅰ不用提氢直接送去燃气蒸汽发电，所述的化工气ⅰ作为合成气去化工合成；若所述的混合气的氢碳比值未达到优化值，则所述的发电气ⅰ用膜分离或psa法或二者结合分离提取h2转流补入化工气ⅰ中成为化工气ⅱ，再根据化工气ⅱ的氢碳比值是否达到优化值来选择是否加入来自电解水的h2；所述的发电气ⅰ提氢后称发电气ⅱ送去燃气蒸汽发电、供电解水制氢气和氧气；
10、所述的氢碳比的优化值f1的范围为化工产品理论氢碳比值f的0.96～1.08倍；
11、(5)合成区化工合成：来自配气区的达到优化值氢碳比的合成气等压或用压缩机压缩提高压力到对应产品反应压力和用出反应器热气加热到选定产品催化剂的活性温度，进入在催化剂床层中有换热管的反应器中进行反应，利用副产蒸汽换热达到控制调节的催化反应温度，以催化剂床层温差小于20℃的温度进行完成反应出化工反应器，换热降温回收热量进气液分离器，分离液态产品用膨胀机降压回收能量经产品精馏到产品标准要求送出化工合成；
12、(6)热电联产区燃气发电和蒸汽发电：所述的发电气ⅰ或发电气ⅱ先经燃气发电，燃气机出口高温气经锅炉管换热产蒸汽，集中系统前后回收热量的蒸汽用汽轮机蒸汽发电，热电联产区所产电力用于电解水制氧气和氢气，用于水电解用电可以是本系统自产电也可以是外供新能源电，即风电或太阳光伏发电。...
【技术保护点】
1.一种高效煤碳基原料化工-动力多联产装置，包括制合成气区、净化区、化工合成区和热电联产区，其特征在于，还包括配气区和水电解区，所述的制合成气区包括气化炉、废热锅炉，所述的净化区包括依次连接的电除尘设备、脱硫设备，所述的配气区包括膜分离器、混合器，所述的化工合成区包括合成反应器、换热器、水冷器、气液分离器，所述的热电联产区包括蒸汽轮机、燃气轮机，所述的水电解区包括依次连接的水电解器、除氧器，所述的气化炉和废热锅炉外接蒸汽轮机，所述的废热锅炉后面与电除尘设备、脱硫设备依次连接，出脱硫设备的管道分两部分，分别与储气罐和膜分离器连接，所述的膜分离器与换热器、合成反应器、水冷器依次连接。
2.如权利要求1所述的高效煤碳基原料化工-动力多联产装置，其特征在于：所述的装置还包括安全气柜、煤气柜和氢气柜及其连接的带调节阀的进出口管道，及供实时检测温度、压力、流量组成各种参数的仪器，多参数、多目标数字化、智能化、优化控制设备。
【技术特征摘要】
1.一种高效煤碳基原料化工-动力多联产装置，包括制合成气区、净化区、化工合成区和热电联产区，其特征在于，还包括配气区和水电解区，所述的制合成气区包括气化炉、废热锅炉，所述的净化区包括依次连接的电除尘设备、脱硫设备，所述的配气区包括膜分离器、混合器，所述的化工合成区包括合成反应器、换热器、水冷器、气液分离器，所述的热电联产区包括蒸汽轮机、燃气轮机，所述的水电解区包括依次连接的水电解器、除氧器，所述的气化炉和废热锅炉外...
【专利技术属性】
技术研发人员：楼韧，楼寿林，许锦辉，王雨瑶，
申请(专利权)人：杭州林达化工技术工程有限公司，
类型：新型
国别省市：
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