以煤气化为核心的坑口多联产系统.pdf

以煤气化为核心的坑口多联产系统1，2韩梅（1.中国矿业大学化工学院，江苏徐州221008；2.兖矿集团有限公司煤化分公司，山东邹城273500）摘要：较为详细地介绍了多联产系统概念，提出了坑口煤气化多联产系统方案，并简要总结了坑口煤气化多联产系统的关键技术以及其系统优势，同时分析了坑口煤气化多联产系统规划建设时应注意的有关问题。关键词：多联产系统；坑口煤气化；关键技术中图分类号：TQ546文献标识码：A文章编号：1006-6772（2004）03-0004-041以煤气化为核心的坑口多联产系统概念1.1多联产系统的含义所谓多联产系统是指利用从单一的煤气化装置中产生的合成气（），来进行跨行业、跨CO+H2部门的联合生产，以得到多种具有高附加值的化工产品（如甲醇、醋酸、醋酸乙烯等）、液体和气体燃料（如F-T合成燃料、城市煤气、人工天然气等）、其他工业气体（如、、等），以及图展望能源系统示意CO2H2CO121充分利用工艺过程的热并进行发电的能源系统。［］矿井气开采。该系统能源利用效率可达以上。1.2多联产系统概念的由来160%其二是壳牌公司最先提出的合成气园的概念，多联产能源系统的概念是在以下2种系统构想如图所示。基础上提出的，其一是美国能源部提出的“展望2它是以煤、石油或渣油的气化为核心，建立生能源系统”如图所示。211产合成气（）的合成气园，合成气可用于CO+H2这是一个近零排放的高效能源系统，它以煤气联合循环发电、一步法液相甲醇工艺生产甲醇，并化为基础，将净化合成气完全变换后制，通过H2进一步生产甲醛等化工产品，也可用于合成氨的生高温燃料电池和燃气轮机等组成的联合循环发电系产，并进一步生产农用化肥等，还可用于生产、O2统来生产电能，变换产生的可用于深井埋藏或、、等工业气体，同时还可以通过城市燃CO2N2H2CO2收稿日期：2004-03-10作者简介：韩梅（1967—），女，吉林白山人，高级工程师，兖矿集团煤化公司副总工程师。4洁净煤技术2004年第10卷第3期气管网提供民用燃气。2以煤气化为核心的坑口多联产系统特点1.3以煤气化为核心的坑口多联产系统方案以煤气化为核心的坑口多联产系统是指建设在2.1多产品联合生产抗市场风险能力较强煤炭生产基地，以煤的气化技术为核心，在煤炭坑口在坑口多联产系统中，以合成气为原料可以生将煤转化为洁净合成气，合成气用一步法液相甲醇产包括化工产品、电力产品、动力燃料、气体燃料工艺生产甲醇等化工产品，未反应气可与合成气一和人工天然气在内的多种产品，还可以生产、H2同用于发电装置生产电力；合成气也可以通、、、等各类工业气体。由于其产品涉IGCCCOO2N2Ar过等温甲烷化装置生产人工天然气和城市煤气；合及的行业较多、领域较广，因此该系统具有较强的成气分离出的CO可以与甲醇产品用低压羰基合成抗市场风险能力工艺生产醋酸产品；合成气分离产生的还可以配2.2各生产单元之间工艺技术要相互耦合H2合合成气部分变换工艺用于调整合成气中与多联产系统内各工艺技术并非简单叠加，也并H2CO的比例，采用费托合成工艺生产柴油、汽油等动力燃非完全是产品链关系（上一个生产单元的产品是料，或采用煤直接加氢液化技术生产油品（本方案下一个生产单元的原料）。煤气化生产的合成气将以费托合成工艺为例）；随着燃料电池技术的发展，供应给不同的生产系统，由于各部分的用气比例可以根据需要灵活地进行调整，因而可以达到各方面纯氢还可以作为燃料电池的燃料。如图3所示。图2Shell合成气园技术概念示意图3坑口煤气化多联产系统示意以煤气化为核心的坑口多联产系统5的协调生产，除此之外，还应尽可能地实现技术路的运行消耗。线的耦合，使技术路线能取长补短。3.3等温甲烷化技术［2］2.3多联产系统的总能利用效率较高，使得项目在目前合成氨工业中，甲烷化是作为净化合成气的末尾手段来除去微量的和，再在催化具有较强的市场竞争力COCO2剂的作用下转化成，甲烷化炉采用的是绝热升由于系统内部各生产工艺相互耦合，可以实现CH4能量的梯级利用，因此多联产系统的总能利用效率温型转化炉。而绝热升温的做法只能用于少量的较高。以兖矿多联产项目为例，若将系统中甲醇、和的转化，对于合成气中和含量较COCO2COCO2醋酸、醋酸乙烯和煤间接炼油项目简单叠加，其总高的情况不适应，而只能采用等温甲烷化技术。能利用效率为39.53%，而将以上4个项目放到多3.4高效膜分离技术联产系统中考虑，甲醇采用一步法液相甲醇工艺膜分离技术就是指采用控制无机膜空隙的大后，总能利用效率为44.34%（建立系统能量分析小，使得在一定的压力差和浓度差下，混合气体中模型，采用热力学第一定律分析法），高出简单叠分子直径较小的氢气分子通过无机膜，而分子直径时加约5%。以煤为原料的发电系统总能利用效率较大的二氧化碳分子不能通过