一種分級氣化化工未反應(yīng)氣適度循環(huán)型化工-動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于能源動力與煤化工領(lǐng)域，設(shè)及煤炭的高效、清潔利用，尤其設(shè)及一種基 于煤炭碳氨組分分級氣化的化工未反應(yīng)氣適度循環(huán)型化工-動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 長期W來，W煤氣化為核屯、的傳統(tǒng)化工生產(chǎn)和IGCC發(fā)電工藝是相互獨(dú)立的。傳統(tǒng) 化工追求的是高原料轉(zhuǎn)化率，即將煤中的有效成分最大限度地轉(zhuǎn)化為化工產(chǎn)品。傳統(tǒng)化工 為追求高原料轉(zhuǎn)化率，往往采用化工未反應(yīng)氣完全循環(huán)的方式，在大幅提高轉(zhuǎn)化率的同時 也造成了化工合成單元循環(huán)耗功等能耗的大副上升。而IGCC電廠并不追求原料轉(zhuǎn)化率，而 是將燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，再將熱能轉(zhuǎn)化為電力。對IGCC電廠而言，氣化過程的可用能 損失較大。
[0003] 并且，現(xiàn)有的IGCC發(fā)電或替代燃料/化工產(chǎn)品生產(chǎn)工藝大多基于傳統(tǒng)煤氣化技 術(shù)，如殼牌煤氣化、GE煤氣化等。而傳統(tǒng)的煤氣化工藝是W化或02與水蒸氣的混合物為氣 化劑，需要消耗大量純氧，而氧氣制備會造成大量的電力消耗（一般而言，空分單元電耗占 煤化工廠總電耗的約60% -70% )W及額外的設(shè)備投資，從而造成IGCC發(fā)電效率的降低。
[0004] 針對W傳統(tǒng)煤氣化為核屯、的IGCC發(fā)電及化工單產(chǎn)所面臨的上述問題，中國專利 CN201210592802. 7提出了一種煤炭的碳氨組分分級轉(zhuǎn)化的氣化方法，該方法基于燃料"組 分對口，分級轉(zhuǎn)化"的原則，將煤炭氣化分為碳化、生產(chǎn)一氧化碳化、變換產(chǎn)氨=個步驟，首 先將煤炭進(jìn)行碳化提純，得到粗焦炭，然后與二氧化碳反應(yīng)生成一氧化碳，最后通過變換反 應(yīng)生成氨氣和二氧化碳，二氧化碳供給焦炭一氧化碳化單元。中國專利CN201210592802. 7 所提出的煤炭的碳氨組分分級轉(zhuǎn)化的氣化方法，雖然可大大降低煤炭的氣化過程的不可逆 性，使得煤炭的氣化效率有顯著上升，但對于如何解決化工合成在高轉(zhuǎn)化率下的能耗急劇 上升并未給出切實可行的操作路徑。本實用新型旨在提出一種新型聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，既能解決化 工合成在高轉(zhuǎn)化率下的能耗急劇上升，又能實現(xiàn)電力的高效生產(chǎn)，同時還能避免空分所帶 來的大量電力消耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，本發(fā)明的目的在于提出一種基于煤炭碳氨組分分 級氣化的適度循環(huán)型化工-動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，使得從氣化島得到的富氨焦?fàn)t煤氣、富碳煤 氣及氨氣經(jīng)一定比例混合，得到寬泛H2/CO摩爾比的合成氣，并用于化工島產(chǎn)品合成，實現(xiàn) 氣化島和化工島的有效成分的"組分對口 "梯級利用；采用化工未反應(yīng)氣適度循環(huán)，將化工 合成單元難W轉(zhuǎn)化的未反應(yīng)氣通入聯(lián)合循環(huán)單元發(fā)電，避免了傳統(tǒng)化工合成采用未反應(yīng)氣 完全循環(huán)而帶來的能耗急劇上升，同時實現(xiàn)了化工島和動力島的成分梯級利用及電力的高 效聯(lián)產(chǎn)；采用煤炭碳氨組分分級氣化方法，W化工島產(chǎn)生的C〇2為氣化島氣化劑，解決了傳 統(tǒng)煤氣化W氧氣為氣化劑而造成的空分電耗高、投資大的難題，實現(xiàn)了氣化島和化工島有 效成分的禪合利用；w蒸汽回收氣化島和化工島的煤氣顯熱和化學(xué)反應(yīng)放熱，并用于聯(lián)合 循環(huán)發(fā)電單元，實現(xiàn)氣化島、化工島、動力島能量利用高度集成。
[0006] 本發(fā)明為實現(xiàn)其技術(shù)目的所采取的技術(shù)方案如下；一種化工未反應(yīng)氣適度循環(huán) 型化工-動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，該聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)包括氣化島、化工島及動力島，所述氣化島包括燃燒 器、焦炭制備單元和焦炭氣化單元，燃燒器中產(chǎn)生的高溫?zé)煔夤┤胨鼋固恐苽鋯卧徒?炭氣化單元，所述焦炭制備單元制備的富氨焦?fàn)t煤氣W及所述焦炭氣化單元制備的富CO 氣化煤氣供入所述化工島，其特征在于，
[0007] 所述化工島包括水煤氣變換和c〇2分離單元及化工合成單元，其中，
[000引--所述氣化島中焦炭氣化單元制備的富CO氣化煤氣經(jīng)廢熱鍋爐I回收熱量后分 為兩路，一路富CO氣化煤氣通入所述水煤氣變換和c02分離單元與水蒸氣發(fā)生反應(yīng)，生成 C02氣體和氨氣，另一路富CO氣化煤氣與所述水煤氣變換和CO2分離單元分離出的氨氣、W 及所述焦炭制備單元制備的經(jīng)廢熱鍋爐II回收熱量后的富氨焦?fàn)t煤氣按比例混合后形成 &/0)的合成反應(yīng)新氣；
[0009] --所述合成反應(yīng)新氣通入所述化工合成單元生成粗產(chǎn)品，該粗產(chǎn)品經(jīng)分流/分離 單元得到的循環(huán)氣一部分重新通入化工合成單元，另一部分通入提純或精制單元得到化工 產(chǎn)品W及未反應(yīng)氣；
[0010]--所述水煤氣變換和C〇2分離單元分離出的CO2氣體分為兩路，一路經(jīng)CO2壓縮機(jī) 壓縮后通入所述氣化島中的焦炭氣化單元，另一路直接排空或經(jīng)過C〇2純化單元提純后再 經(jīng)壓縮單元壓縮后實施碳捕集；
[0011] 所述動力島包括聯(lián)合循環(huán)單元，所述化工島中提純或精制單元產(chǎn)生的未反應(yīng)氣、 化工合成單元回收的蒸汽及各廢熱鍋爐回收的蒸汽均通入所述聯(lián)合循環(huán)單元發(fā)電。
[0012] 優(yōu)選地，所述系統(tǒng)為全調(diào)整適度循環(huán)型聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，水煤氣變換和c〇2分離單元將合 成反應(yīng)新氣中的H2、C0調(diào)整到預(yù)定的當(dāng)量摩爾比。
[0013] 優(yōu)選地，所述系統(tǒng)為無調(diào)整適度循環(huán)型聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，水煤氣變換和c〇2分離單元中分 離出僅滿足焦炭氣化單元所需的0)2,水煤氣變換單元的CO變換比例可調(diào)。
[0014] 優(yōu)選地，所述水煤氣變換和C〇2分離單元的C0變換比例可調(diào)，多余的C0 2可排空， 也可純化壓縮后實施碳捕集。
[0015] 優(yōu)選地，所述聯(lián)合循環(huán)發(fā)電單元包括燃?xì)廨啓C(jī)透平和蒸汽輪機(jī)，所述燃?xì)廨啓C(jī)透 平初溫及蒸汽輪機(jī)溫度包含所有溫度段，燃?xì)廨啓C(jī)透平壓力包含所有壓力，而不僅限于某 一壓力。
[0016] 優(yōu)選地，所述的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電單元燃?xì)廨啓C(jī)透平初溫及蒸汽輪機(jī)溫度包含所有溫 度段，燃?xì)廨啓C(jī)透平壓力包含所有壓力，而不僅限于某一壓力。
[0017] 本發(fā)明的氣化島采用中國專利CN201210592802. 7的方式，主要包含焦炭制備、焦 炭氣化、供熱單元及煤氣顯熱回收單元。氣化煤首先進(jìn)行焦炭制備和焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)工藝，得 到粗焦炭、焦?fàn)t煤氣、焦油等產(chǎn)品；其次進(jìn)行焦炭氣化制備C0過程，將焦炭制備過程所得的 高溫粗焦炭與二氧化碳反應(yīng)生產(chǎn)富C0煤氣；焦炭制備和焦炭氣化過程所需的熱量由供熱 煤與高溫空氣在外燃式燃燒器中燃燒產(chǎn)生的熱量提供；煤氣顯熱回收單元產(chǎn)生的高溫蒸汽 通入聯(lián)合循環(huán)單元發(fā)電。
[0018] 化工島主要包含水煤氣變換過程、化工合成單元及余熱回收單元。上述氣化產(chǎn)生 的富CO煤氣一部分通入水煤氣變換單元，與水蒸氣發(fā)生反應(yīng)生成二氧化碳和氨氣，使用分 離裝置進(jìn)行分離得到二氧化碳和純凈的氨氣，分離出的二氧化碳一部分返回所述焦炭氣化 裝置與焦炭繼續(xù)反應(yīng)，多余的部分可排空也可實施碳捕集和利用（對無調(diào)整適度循環(huán)型聯(lián) 產(chǎn)系統(tǒng)，無多余的C〇2排放）；另一部分富C0煤氣與變換單元得到的H2、W及制焦單元得到 的焦?fàn)t煤氣混合得到具備寬泛H2/CO比的化工合成反應(yīng)新氣，并通入化工合成單元，制取替 代燃料/化工產(chǎn)品?；ず铣蓡卧隹诘拇之a(chǎn)品通入精制單元，得到提純后的化工產(chǎn)品及 未反應(yīng)氣體，該未反應(yīng)氣一部分循環(huán)進(jìn)入化工合成單元，另一部分通入聯(lián)合循環(huán)單元發(fā)電。 從余熱回收單元得到的高溫蒸汽通入聯(lián)合循環(huán)單元發(fā)電。
[0019] 本發(fā)明的化工未反應(yīng)氣適度循環(huán)型化工-動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)具有W下顯著特點：