CN103160296A - 一种煤化工热解气化耦合一体化多联产系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种煤化工热解气化耦合一体化多联产系统及工艺，包括备煤单元、热解-气化耦合系统A和多联产系统B；所述多联产系统B包括与热解单元净化煤气出口连接的净化煤气分离单元；与热解单元净化焦油出口连接的净化焦油分离单元；分别与气化单元净化气化气出口连接的化工产品合成单元和IGCC单元；净化焦油分离单元依次连接有煤焦油加氢精制单元和油品分离单元。本发明的煤化工热解气化耦合一体化多联产系统及工艺，将煤炭热解气化与油、气、化、电、热的生产过程进行有机结合，实现物质转化和能量转化的集成，达到煤炭资源的分级利用、价值提升、利用效率和经济效益的最大化，提高能源利用效率。

Description

一种煤化工热解气化耦合一体化多联产系统及工艺

技术领域

本发明属于煤化工技术领域，涉及以煤炭热解气化为核心的多联产系统，具体涉及一种煤化工热解气化耦合一体化多联产系统及工艺。

背景技术

我国是“贫油、少气、煤炭资源相对丰富”的国家。但煤炭利用一直处于一种单一发展煤炭生产、不注重煤炭综合利用的不合理产业布局，电力、化工和其他行业在技术工艺、设备设施上的不足以及产品结构上的不合理，致使我国的单位产值能耗是发达国家的3-4倍。随着煤炭消耗的增加，面临的环境问题越来越多。另外，我国对原油和天然气的依存度也逐年增加。因此寻求资源消耗少、能源转化效率高、油气收率高、半焦品质好、产品效益最大化、节能减排的煤炭综合利用路线，对我国能源战略具有重要意义。

利用煤炭联产电力、化学产品及液体燃料等的多联产技术是经济、洁净利用煤炭的重要途径之一。目前多联产的主要技术方向可以分为如下几类：（1）以煤热解为基础的热电气多联产技术；（2）以煤部分气化为基础的热电气多联产技术；（3）以煤完全气化为基础的热电气多联产技术。目前主要应用的是热解燃烧多联产技术。

以煤部分（或完全）气化为基础的热电气多联产主要不足之处在于约占煤炭总量4-12%的高附加值焦油成分几乎全部转化为煤气，与煤制油理念不符，不利于改善我国贫油现状，煤炭综合利用效率低。目前主要发展的技术是热载体热解技术与循环流化床燃烧技术相结合的多联产系统，但获得的煤气主要以干馏煤气为主，所以煤气产量比较低、热值不高，焦油产率低，加之目前我国燃烧技术水平低下、效率低，环保效益低、能量得不到循环利用，限制了系统煤炭利用效率的进一步的提高。因此目前煤炭利用存在能源利用效率低、焦油产率低、热解气品质差和热解半焦利用困难、环保等问题，达不到节能减排、原料和产品方案灵活、产品效益最大的多联产目的。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术缺陷提供一种煤化工热解气化耦合一体化多联产系统及工艺，解决目前煤炭利用存在能源利用效率低、热解半焦利用困难的问题，实现油、气、化、电、热的合理配置，达到节能减排、产品效益大的目的。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种煤化工热解气化耦合一体化多联产系统，包括备煤单元、热解气化耦合系统A和多联产系统B；所述热解气化耦合系统A包括耦合于一体的热解单元和气化单元，热解单元包括原煤入口、净化煤气出口、净化焦油出口和半焦出口，气化单元包括净化气化气出口、灰渣出口和气化剂入口；备煤单元与热解单元原煤入口连通；所述多联产系统B包括与热解单元净化煤气出口连接的净化煤气分离单元，与热解单元净化焦油出口连接的净化焦油分离单元，分别与气化单元净化气化气出口连接的化工产品合成单元和IGCC单元；净化焦油分离单元依次连接有煤焦油加氢精制单元和油品分离单元。

所述净化煤气分离单元出口与H₂分离单元入口连通，H2分离单元出口与煤焦油加氢精制单元连接。

所述多联产系统B包括油品调和单元，所述化工产品合成单元包括费托合成单元、醇类合成单元和羰基化合成单元，油品调和单元分别与油品分离单元和费托合成单元连接。

所述热解单元包括热解炉，热解炉气体出口依次连接第一气固分离器、气液分离器、电捕焦油器和第一气体净化器，第一气体净化器出口与净化煤气分离单元连接；气液分离器液体出口依次连接油水分离器和焦油净化器，焦油净化器出口与净化焦油分离单元连接；热解炉半焦出口与半焦分流器入口连接，半焦分流器出口与熄焦钝化设备入口相连接；

所述气化单元包括气化炉，气化炉气体出口依次连接有第二气固分离器和第二气体净化器，第二气体净化器出口分别与化工产品合成单元和IGCC单元连接；半焦分流器出口分为两路，一路与熄焦钝化设备入口相连接，另一路与气化炉半焦入口连接。

所述第一气体净化器出口分为两路，一路与净化煤气分离单元连接，另一路与热解炉热载体气体入口连通。

所述第二气固分离器出口分为两路，一路与第二气体净化器入口连通，另一路与热解炉热载体气体入口连通。

所述气化炉设置有原煤入口，气化炉原煤入口与备煤单元相连通。

一种煤化工热解气化耦合一体化多联产工艺，包括以下步骤：

（1）原煤在备煤单元中，经洗选筛分、干燥后送入热解炉中，在500℃～800℃进行热解反应得到荒煤气和热解半焦；

（2）将步骤（1）热解炉生成的荒煤气送入气固分离器进行荒煤气的除尘，经气固分离器分离出的除尘煤气送入气液分离器，经气液分离器分离出气态产物和液态产物，其中气态产物送入电捕焦油器中除去其中残存的焦油后，送入气体净化器净化得到净化煤气；其中液态产物送入油水分离器进行油水分离，分离出的焦油送入焦油净化器净化得到净化焦油；

将步骤（1）热解炉生成的热解半焦送入半焦分流器，分流后的部分热解半焦送入熄焦钝化设备，经熄焦、钝化处理后得到可直接利用的半焦原料，经半焦分流器分流后的部分热解半焦与气化剂一起送入气化炉，在800～1300℃进行半焦气化反应，经气化炉出来的气化气送入气固分离器，经气固分离器分离出的灰渣和气化炉气化后剩余的灰渣，作为加工利用的原料灰渣；经气固分离器除尘净化后的除尘气化气送入气体净化器经净化得到净化气化气；

（3）将步骤（2）得到的净化煤气送入净化煤气分离单元进行分离，分离出CH₄，CO、H₂合成气和CO₂，利用CO₂生产得到碳酸二甲酯/可降解塑料，利用CH₄生产得到天然气，利用CO和H₂合成得到氨、尿素和碳铵；

将步骤（2）得到的净化焦油送入净化焦油分离单元，分离出轻质组分酚类和芳烃及重质组分沥青质，分离出轻、重组分的煤焦油送入煤焦油加氢精制单元，经煤焦油加氢精制单元后得到混合油品，混合油品送入油品分离单元，经处理后得到石脑油、燃料油；

将步骤（2）得到的净化气化气一部分送入醇类合成单元，经处理得到甲醇、乙二醇、混合醇；一部分净化气化气送入费托合成单元合成得到油品；一部分净化气化气送入IGCC单元用于发电；一部分净化气化气送入羰基化合成单元处理得到醋酸。

将步骤（3）净化煤气分离单元分离出的CO、H₂合成气一部分用于合成氨、尿素和碳铵，一部分经H₂分离单元分离出H₂，H₂送入被煤焦油加氢精制单元作为H₂来源。

将步骤（3）油品分离单元处理后得到石脑油、燃料油和费托合成单元合成得到油品送入油品调和单元合成得到高品质液体燃料。

本发明的煤化工热解气化耦合一体化多联产系统及工艺，以煤炭中低温热解-气化为核心，热解半焦作为气化气原料，解决半焦利用困难的问题，将煤炭热解气化与油、气、化、电、热的生产过程进行有机结合，实现物质转化和能量转化的集成，达到煤炭资源的分级利用、价值提升、利用效率和经济效益的最大化，提高能源利用效率，原料可以灵活利用用于生产不同的产品，同时实现油、气、化、电、热的合理配置，达到节能减排、产品效益大的目的，减少工艺流程和投资运行费，同时还可以做到煤炭利用过程环境友好，达到节能减排的目的。

本发明最大限度地包容多产品联产（油、气、化、电、热），具有能源资源综合互补、产品灵活化、高增值化以及高市场需求变动适应性等特点，可最大限度地将物质与能量转化过程和污染物控制过程一体化，具有低能耗、低成本的有害物质排放控制和污染极小化等潜力。

附图说明

图1为本发明实施例一的系统结构框图。

图2为图1中热解气化耦合单元的结构框图。

图3为本发明实施例二的系统结构示意图。

图4为图3中热解气化耦合单元的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

如图1所示，本发明包括备煤单元1、热解-气化耦合系统A和多联产系统B。

热解-气化耦合系统A包括耦合于一体的热解单元2、气化单元8，其中热解单元如附图2所示，包括热解炉13、第一气固分离器14、气液分离器15、油水分离器16、焦油净化器17、电捕焦油器18、第一气体净化器19、半焦分流器20和熄焦钝化设备21；气化单元包括气化炉22、第二气固分离器23和第二气体净化器27。各部件之间如附图2所示的通过管路相连接，具体的热解炉13的两个输出端通过管路分别连接于第一气固分离器14的输入端和半焦分流器20的输入端，第一气固分离器14的固态分离物的输出端通过管路连接于半焦分流器20的输入端，第一气固分离器14的气态分离物的输出端通过管路连接于气液分离器15的输入端，气液分离器15的气态分离物的输出端通过管路连接于电捕焦油器18的输入端，电捕焦油器18的输出端通过管路连接于第一气体净化器19的输入端，气液分离器15的液态分离物的输出端通过管路连接于油水分离器16的输入端，油水分离器16的焦油输出端通过管路连接于焦油净化器17的输入端，半焦分流器20的两个分流输出端通过管路分别连接于熄焦钝化设备21的输入端和气化炉22的输入端，气化炉22的输出端通过管路连接于第二气固分离器23的输入端，第二气固分离器23的输出端通过管路分别连接于热解炉13的输入端和第二气体净化器27的输入端。

热解气化耦合系A工艺流程如下：

原煤在备煤单元1中，经洗选筛分、干燥或经一系列预处理（不同气氛、溶胀处理等），获得能满足工艺要求的原料煤a。原料煤a送入热解炉13中，在500℃～800℃条件下，原料煤a进行热解反应。从热解炉13上部产出含CO、H₂、CH₄、CO₂、O₂、H₂S、焦油、粉焦等组分的荒煤气，在热解炉底部产出热解半焦。热解炉13生成的荒煤气送入第一气固分离器14，进行荒煤气的除尘。经第一气固分离器14分离出粉焦返回送入半焦分流器20中，用于后续半焦的综合利用环节。经第一气固分离器14分离出的除尘煤气送入气液分离器15，经其分离出气态产物和液态产物，其中的气态产物送入电捕焦油器18中进一步除去其中残存的焦油后，送入第一气体净化器19中脱除氮、硫等组分的气体杂质，得到净化煤气b，其中的液态产物送入油水分离器16进行油水分离，分离出的焦油送入焦油净化器17，进一步净化得到净化焦油c。经油水分离器16分离出的水分，可经处理后供工业用水循环使用，基本实现零污水排放。净化煤气b和净化焦油c，分别送入多联产系统B，根据原料性质和产品需要，进行后续加工。

从热解炉13底部获得的热解半焦通过管路送入半焦分流器20后，分流后的部分热解半焦送入熄焦钝化设备21，经熄焦、钝化处理后得到可直接利用的半焦原料d，经半焦分流器20分流后的部分热解半焦与气化剂g（O₂、空气或水蒸气等）一起送入气化炉22，在800～1300℃范围进行半焦气化反应，经气化炉22出来的气化气（含CO、H₂、CO₂、CH₄、O₂、H₂S、灰渣等）送入第二气固分离器23，经第二气固分离器23分离出的灰渣和气化炉22气化后剩余的灰渣，作为加工利用的原料灰渣f，送入多联产系统B，进行后续加工。经第二气固分离器23除尘净化后的除尘气化气，一少部分送入热解炉13，提供热解需要的热量，其余送入第二气体净化器27，除去含硫、氮等组分的气体，经净化得到的净化气化气e送入多联产系统B，用于后续化学品、油品、电力等的生产。

为了进一步提高系统热量的循环利用率、实现多联产产品方案的灵活性，本发明将经第二气固分离器23分离出来的部分除尘气化气通过管路导入热解炉13，以循环供给热解需要的热量。此外，净化煤气b也可经处理后经管道送入热解炉13中，解决因气化不足或气化气主要用于多联产而致使热解炉热量供给不足的问题。

为了进一步拓宽煤种的适用范围、提高多联产产品方案的灵活性，可将原煤经备煤单元1处理得到合格的用于气化的原料，通过管路送入气化炉22中，单独作为气化原料或参与半焦气化。本发明可同时兼顾原料和产品方案的灵活性。

本发明的优势还在于，因气化气含有H₂、CH₄等利于热解的活化组分，可实现原料煤和含氢等活化组分的共热解，提高焦油产率、改善半焦品质。因用半焦气化气或净化煤气作为热解炉的热载体，热解煤气中几乎不含N₂，热解煤气热值高、品质好。同时本发明热解工艺灵活，可在可在热解炉中加氢或催化剂，实现加氢热解或加氢催化热解。

多联产系统B主要包括净化煤气分离单元3、H₂分离单元4、净化焦油分离单元5、煤焦油加氢精制单元6、油品分离单元7、费托合成单元9、醇类合成单元10、羰基化合成单元11、IGCC（Integrated Gasification Combined Cycle整体煤气化联合循环发电系统）单元12和油品调和单元24等环节。各部件之间如附图1所示的通过管路相连接，具体的多联产系统B的净化煤气分离单元3的输入端通过管路连接于热解-气化耦合单元（A）的净化煤气b输出端，具体是连接于其中的第一气体净化器19的输出端。净化焦油分离单元5的输入端通过管路连接于热解-气化耦合单元（A）的净化焦油c的输出端，具体是连接于其中的焦油净化器17的输出端。净化焦油分离单元5的输出端通过管道连接于煤焦油加氢精制单元6的输入端；煤焦油加氢精制单元6通过管道分别连接于H₂分离单元4（可采用变压吸附或膜分离等）的输出端和油品分离单元7的输入端；费托合成单元9、醇类合成单元10、羰基化合成单元11及IGCC单元12的输入端通过管道分别连接于热解-气化耦合单元A的净化气化气输出端e，具体是连接于第二气体净化器27的输出端。油品调和单元24的输入端通过管道分别与费托合成单元9和油品分离单元7得到的产品相连接。

多联产系统B工艺流程如下：

热解-气化耦合系统A输出的净化煤气b通过管路送入多联产系统B的净化煤气分离单元3对净化煤气不同组分进行分离，分离出CH₄，CO₂和合成气CO、H₂等不同的组分。CO₂用于碳酸二甲酯/可降解塑料等；甲烷用于LNG（液化气）等。CO和H₂一部分用于合成氨、尿素和碳铵等产品，一部分经H₂分离单元4（可采用变压吸附或膜分离等）分离出H₂，H₂送入煤焦油加氢精制单元6，作为部分H₂来源。

热解-气化耦合系统A输出的净化焦油c通过管路送入净化焦油分离单元5，分离出酚类、芳烃等轻质组分及重质组分沥青质。轻质组分用于酚类及BTX的生产、后续加工，重质组分用于合成碳素材料等。分离出轻、重组分的煤焦油送入煤焦油加氢精制单元6，用于煤焦油的加氢精制和处理，其中部分H₂来源于经变压吸附或膜分离等的H₂分离单元4。经煤焦油加氢精制单元6后得到的混合油品送入油品分离单元7，经精馏等方式处理后得到石脑油、燃料油（汽油、柴油等）等油品。为了饱和煤焦油中的烯烃，脱除硫、氮、氧等杂质，改善来提高油品颜色，提高十六烷值和高安定性，加入高耐水、抗结焦和高脱氮活性加氢精制催化剂。煤焦油经加氢精制得到的石脑油、汽油、柴油等一部分可直接作为燃料或溶剂使用，对油品质要求高时，石脑油、汽油、柴油等和经费托合成得到的油品送入油品调和单元24，得到高品质液体燃料，以满足更高的需求。

热解-气化耦合系统A的热解单元2输出的热解半焦经熄焦、钝化处理后可直接利用的原料半焦d主要用于电石产业，合成BDO/PBT，也可用于铁合金、高炉喷吹、高效吸附剂、发电、民用燃料或气化原料等。

热解-气化耦合系统A的气化单元8输出的净化气化气e，一部分用于化工品的生产主要包括醇类合成单元10、羰基化合成单元11、其他化工类产品；一部分用于油品合成（费托合成单元9）；一部分用于发电（IGCC单元12）。净化气化气e送入醇类合成单元10，经不同处理方式得到甲醇、乙二醇、混合醇等。净化气化气e送入羰基化单元10，合成得到醋酸等。此外，根据净化气化气e的品质和对多联产产品的不同需求，净化气化气e送入不同的加工单元，生产其他化工类产品。净化气化气e送入费托合成单元9，经F-T合成油品与煤焦油加氢精制单元6处理后得到的石脑油、汽油、柴油等调和，获得高品质液体燃料，缓解我国原油压力。净化气化气e送入IGCC单元12，将半焦气化和电力结合，实现煤化工和电力的耦合。

热解-气化耦合系统A的气化单元8输出的灰渣和经气化单元8中的第二气固分离器23排出的灰渣作为加工利用的原料灰渣f，用于建筑、水泥、化工、提取稀有金属等。

实施例二：

如图3所示，为了使装置更简易、易于调配和控制，本发明将附图1中的热解单元2的热解炉13和气化单元8的气化炉22及半焦分流器20集成在一个装置中，实现原料煤热解和气化的耦合。包括备煤单元1、热解气化耦合单元25及多联产系统B。

热解气化耦合单元25如附图4所示，包括热解气化炉26、第一气固分离器14、气液分离器15、油水分离器16、焦油净化器17、电捕焦油器18、第一气体净化器19、熄焦钝化设备21、第二气固分离器23和第二气体净化器27。各部件之间如附图4所示的通过管路相连接，具体的热解气化炉26的热解段顶部的输出端通过管路连接于第一气固分离器14的输入端，第一气固分离器14的固态分离物的输出端通过管路连接于热解气化炉气化段的输入端，第一气固分离器14的气态分离物的输出端通过管路连接于气液分离器15的输入端，气液分离器15的气态分离物输出端通过管路连接于电捕焦油器18的输入端，电捕焦油器18通过管路连接于第一气体净化器19的输入端，气液分离器15的液态分离物的输出端通过管路连接于油水分离器16的输入端，油水分离器16的输出端通过管路连接于焦油净化器17的输入端，热解气化炉26热解段底部引出部分半焦通过管路连接于熄焦钝化设备21。热解气化炉26气化段顶部的输出端通过管路连接于第二气固分离器23的输入端，第二气固分离器23的输出端通过管路连接于第二气体净化器27的输入端。

热解气化耦合单元25工艺流程如下：

原煤在备煤单元1中，经洗选筛分、干燥或经一系列预处理（不同气氛、溶胀处理等），获得能满足工艺要求的原料煤a。原料煤a送入热解气化炉26的热解段，在500℃～800℃条件下，进行热解反应，从热解段上部产出荒煤气（含CO、H₂、CH₄、CO₂、O₂、H₂S、焦油、粉焦等），热解段下部产出热解半焦。热解气化炉26热解段生成的荒煤气送入第一气固分离器14，将其中混有粉焦杂质进行分离，经第一气固分离器14分离出粉焦返回输送到热解气化炉26的气化段，在800～1300℃进行气化，经第一气固分离器14分离出的除尘煤气送入气液分离器15，经其分离出气态产物和液态产物，其中的气态产物送入电捕焦油器18中进一步除去其中残存的焦油后，送入第一气体净化器19，脱除含氮、硫等组分的气体杂质，得到净化煤气b，其中的液态产物送入油水分离器16进行油水分离，分离出的焦油送入焦油净化器17，进一步净化得到净化焦油c。经油水分离器16分离出的水分，可经处理后供工业用水循环使用，基本实现零污水排放。净化煤气b和净化焦油c根据原料性质和产品需要，分别送入多联产系统B，进行后续加工。

从热解气化炉26热解段下部出来的部分热解半焦部分通过管路送入熄焦钝化设备21，经处理后得到可直接利用的半焦原料d，送入多联产系统B，其余半焦在热解气化炉26的气化段进行800～1300℃的气化反应，经气化段上部出来的气化气含CO、H₂、CO₂、CH₄、O₂、H₂S、灰渣等送入第二气固分离器23，经第二气固分离器23分离出的灰渣和气化炉22气化剩余的灰渣作为加工利用的原料灰渣f，送入多联产系统B，进行后续加工。经第二气固分离器23除尘后的除尘气化气送入第二气体净化器27，除去含氮、硫等成分的气体杂质后，得到的净化气化气e送入多联产系统B用于后续化学品、油品、电力等的生产。实现油、气、化、电、热的多联产。

多联产系统结构连接方式及工艺流程同附图1中的多联产系统B。

在该系统中，原料煤的热解和气化在一个装置热解气化炉26中完成，分段实现煤炭的热解和气化，减少设备，节能。

本发明可根据企业和用户需求，灵活选择原料和系统工艺。原料煤可以是原煤或经预处理过的煤，该工艺系统热解技术可以选择滚筒式、固定床、流化床、沉降床、夹带床、移动床等多种形式中的一种，热解工艺可以是加氢热解、催化加氢热解、和其他含氢物质共热解等。气化技术可从鲁奇气化技术、灰熔聚气化技术及U-GAS气化技术、K-T气化技术等成熟的技术中选择其中的一种。以煤炭的中低温热解-气化耦合为核心制备高产率焦油、高品质煤气及高热值半焦等产品，从而实现油、气、化、电、热的多联产，达到煤炭的分质清洁高效转化和能量的梯级利用。

结合上述实施例和工艺流程，本发明还提供了一种煤化工热解气化耦合一体化多联产工艺，包括以下步骤：

（1）原煤在备煤单元中，经洗选筛分、干燥后送入热解炉中，在500℃～800℃进行热解反应得到荒煤气和热解半焦；

（2）将步骤（1）热解炉生成的荒煤气送入气固分离器进行荒煤气的除尘，经气固分离器分离出的除尘煤气送入气液分离器，经气液分离器分离出气态产物和液态产物，其中气态产物送入电捕焦油器中除去其中残存的焦油后，送入气体净化器净化得到净化煤气；其中液态产物送入油水分离器进行油水分离，分离出的焦油送入焦油净化器净化得到净化焦油；

将步骤（1）热解炉生成的热解半焦送入半焦分流器，分流后的部分热解半焦送入熄焦钝化设备，经熄焦、钝化处理后得到可直接利用的半焦原料，经半焦分流器分流后的部分热解半焦与气化剂一起送入气化炉，在800～1300℃进行半焦气化反应，经气化炉出来的气化气送入气固分离器，经气固分离器分离出的灰渣和气化炉气化后剩余的灰渣，作为加工利用的原料灰渣；经气固分离器除尘净化后的除尘气化气送入气体净化器经净化得到净化气化气；

（3）将步骤（2）得到的净化煤气送入净化煤气分离单元进行分离，分离出CH₄，CO₂和合成气CO、H₂，利用CO₂生产得到碳酸二甲酯/可降解塑料，利用CH₄生产得到天然气，利用CO和H₂合成得到氨、尿素和碳铵；

将步骤（2）得到的净化焦油送入净化焦油分离单元，分离出轻质组分酚类和芳烃及重质组分沥青质，分离出轻、重组分的煤焦油送入煤焦油加氢精制单元，经煤焦油加氢精制单元后得到混合油品，混合油品送入油品分离单元，经处理后得到石脑油、燃料油；

将步骤（2）得到的净化气化气一部分送入醇类合成单元用经处理得到甲醇、乙二醇、混合醇；一部分净化气化气送入费托合成单元合成得到油品；一部分净化气化气送入IGCC单元得到电能；一部分净化气化气送入羰基化合成单元处理得到醋酸。

作为本发明工艺的进一步优化方案，将步骤（3）净化煤气分离单元分离出的CO、H2合成气一部分用于合成氨、尿素和碳铵，一部分经H₂分离单元分离出H₂，H₂送入被煤焦油加氢精制单元作为部分H₂来源。

作为本发明工艺的进一步优化方案，将步骤（3）油品分离单元处理后得到石脑油、燃料油和费托合成单元合成得到油品送入油品调和单元合成得到高品质液体燃料。

本发明相比传统多联产系统和工艺还具有以下效果：

1、热量自平衡

热解-气化耦合技术利用热解半焦为气化原料，气化气或热解煤气作为热载体为热解炉提供热量，无需外加燃气，在热量上实现自平衡。

2、产物指标优良

热解-气化耦合技术中，热解工艺采用半焦气化产生的气化气作为气体热载体，无其它气体介入，产生的热解气主要成分为CO、CH₄和H₂，含有少量的N₂，热值高、品质较好。同时气化气中含有H₂、CH₄等有利于加氢热解的活性组分，因此能够提高焦油产率，且焦油中高附加值轻质组分多，油品品质高，可代替部分石油原料用于油品的加工。热解煤气合成气成分高，可直接提取LNG和H₂；热解焦油轻质组分含量高，可最大限度的获得石脑油和汽油柴油等；高品质的半焦中粉焦用于气化原料，解决了粉焦利用困难的问题。其余半焦根据需要作为不同工艺和产品加工的原料。

3、产品方案灵活

煤炭热解成固体（热解半焦）、液体（煤焦油）和气体（热解煤气）等三种形态产物，气化出来的气化气，可分别根据需要进一步加工，实现油、气、化、电、热的多联产。热解得到的石脑油和气化经费托合成得到的油品调和，得到高品质的液体燃料。油、气、化、电、热的多联产，可根据煤种不同、工艺变化、市场和用户需求，可在不同方案中灵活调整。

4、节能环保优势明显

半焦气化产生的高温气化气作为热解系统的热载体，提供热解需要的能量，与常规热解采用烟气做热载体技术相对比，单位产品CO₂排放量明显降低。工艺产生的少许废水，可进行初步处理后供多联产系统工业用水循环使用，基本实现污水零排放。

5、多重耦合的体现

（1）热解-气化（一体化）耦合技术实现了能量耦合

热解-气化耦合工艺中热解系统所需的热量通过气化半焦产生的高温气化气的显热来提供或由热解煤气经处理后提供，使气化系统中的热量得到有效利用，有效提高了装置的综合热效率。

（2）热解-气化（一体化）耦合技术实现了物料耦合

物料耦合主要体现在两方面，一是热解系统产物热解焦作为气化系统原料，解决了部分热解焦的利用问题；二是若气化系统不采用热解焦，则可选用适宜气化的煤种，则一个工艺系统可解决不同煤种的利用问题，实现煤种的全部利用，原料方案灵活。

（3）热解-气化（一体化）耦合技术实现了产品耦合

热解-气化耦合技术得到高品质产物，进一步加工实现产品之间的耦合。如得到的甲醇和石脑油经耦合制备烯烃，或与重整/耦合制备PX；乙二醇与PX生产PTA/PET等。

（4）热解-气化（一体化）耦合技术实现了工艺耦合

工艺耦合主要体现在两方面，一是通过气化系统的介入，可以改变热解系统热解环境，将常规热解改善为加氢热解；二是热解-气化耦合本身特点适宜于引入催化系统，或是改变热解气氛或是改变热解油气组成，实现增产焦油的目的。

（5）热解-气化（一体化）耦合技术实现了装置耦合

装置耦合主要体现在，原来的热解装置和气化装置耦合在一起能够实现工艺流程紧凑化，实现高效率的同时降低维护费用，节约动力。

Claims (10)

1.一种煤化工热解气化耦合一体化多联产系统，其特征在于：包括备煤单元（1）、热解气化耦合系统A和多联产系统B；所述热解气化耦合系统A包括耦合于一体的热解单元和气化单元，热解单元包括原煤入口、净化煤气出口、净化焦油出口和半焦出口，气化单元包括净化气化气出口、灰渣出口和气化剂入口；备煤单元（1）与热解单元原煤入口连通；所述多联产系统B包括与热解单元净化煤气出口连接的净化煤气分离单元（3），与热解单元净化焦油出口连接的净化焦油分离单元（5），分别与气化单元净化气化气出口连接的化工产品合成单元和IGCC单元（12）；净化焦油分离单元（5）依次连接有煤焦油加氢精制单元（6）和油品分离单元（7）。

2.根据权利要求1所述的煤化工热解气化耦合一体化多联产系统，其特征在于：所述净化煤气分离单元（3）出口与H₂分离单元（4）入口连通，H₂分离单元（4）出口与煤焦油加氢精制单元（6）连接。

3.根据权利要求1所述的煤化工热解气化耦合一体化多联产系统，其特征在于：所述多联产系统B包括油品调和单元（24），所述化工产品合成单元包括费托合成单元（9）、醇类合成单元（10）和羰基化合成单元（11），油品调和单元（24）分别与油品分离单元（7）和费托合成单元（9）连接。

4.根据权利要求1,2或3所述的煤化工热解气化耦合一体化多联产系统，其特征在于：所述热解单元包括热解炉（13），热解炉气体出口依次连接第一气固分离器(14)、气液分离器(15)、电捕焦油器(18)和第一气体净化器(19)，第一气体净化器（19）出口与净化煤气分离单元（3）连接；气液分离器(15)液体输出口依次连接油水分离器(16)和焦油净化器(17)，焦油净化器(17)出口与净化焦油分离单元（5）连接；热解炉（13）半焦出口与半焦分流器(20)入口连接，半焦分流器(20)出口与熄焦钝化设备(21)入口相连接；

所述气化单元包括气化炉（22），气化炉（22）气体出口依次连接有第二气固分离器（23）和第二气体净化器（27），第二气体净化器（27）出口分别与化工产品合成单元和IGCC单元（12）连接；

半焦分流器(20)出口分为两路，一路与熄焦钝化设备(21)入口相连接，另一路与气化炉（22）半焦入口连接。

5.根据权利要求4所述的煤化工热解气化耦合一体化多联产系统，其特征在于：所述第一气体净化器(19)出口分为两路，一路与净化煤气分离单元（3）连接，另一路与热解炉（13）热解热载体气体入口连通。

6.根据权利要求4所述的煤化工热解气化耦合一体化多联产系统，其特征在于：所述第二气固分离器（23）出口分为两路，一路与第二气体净化器（27）入口连通，另一路与热解炉（13）热解炉热载体气体入口连通。

7.根据权利要求4所述的煤化工热解气化耦合一体化多联产系统，其特征在于：所述气化炉（22）设置有原煤入口，气化炉（22）原煤入口与备煤单元（1）相连通。

8.一种煤化工热解气化耦合一体化多联产工艺，其特征在于包括以下步骤：

（1）原煤在备煤单元中，经洗选筛分、干燥后送入热解炉中，在500℃～800℃进行热解反应得到荒煤气和热解半焦；

（2）将步骤（1）热解炉生成的荒煤气送入气固分离器进行荒煤气的除尘，经气固分离器分离出的除尘煤气送入气液分离器，经气液分离器分离出气态产物和液态产物，其中气态产物送入电捕焦油器中除去其中残存的焦油后，送入气体净化器净化得到净化煤气；其中液态产物送入油水分离器进行油水分离，分离出的焦油送入焦油净化器净化得到净化焦油；

将步骤（1）热解炉生成的热解半焦送入半焦分流器，分流后的部分热解半焦送入熄焦钝化设备，经熄焦、钝化处理后得到可直接利用的半焦原料，经半焦分流器分流后的部分热解半焦与气化剂一起送入气化炉，在800～1300℃进行半焦气化反应，经气化炉出来的气化气送入气固分离器，经气固分离器分离出的灰渣和气化炉气化后剩余的灰渣，作为加工利用的原料灰渣；经气固分离器除尘净化后的除尘气化气送入气体净化器经净化得到净化气化气；

（3）将步骤（2）得到的净化煤气送入净化煤气分离单元进行分离，分离出CH₄，CO、H₂合成气和CO₂，利用CO₂生产得到碳酸二甲酯/可降解塑料，利用CH₄生产得到天然气，利用CO和H₂合成得到氨、尿素和碳铵；

将步骤（2）得到的净化焦油送入净化焦油分离单元，分离出轻质组分酚类和芳烃及重质组分沥青质，分离出轻、重组分的煤焦油送入煤焦油加氢精制单元，经煤焦油加氢精制单元后得到混合油品，混合油品送入油品分离单元，经处理后得到石脑油、燃料油；

将步骤（2）得到的净化气化气一部分送入醇类合成单元，经处理得到甲醇、乙二醇、混合醇；一部分净化气化气送入费托合成单元合成得到油品；一部分净化气化气送入IGCC单元用于发电；一部分净化气化气送入羰基化合成单元处理得到醋酸。

9.根据权利要求8所述的煤化工热解气化耦合一体化多联产工艺，其特征在于：将步骤（3）净化煤气分离单元分离出的CO、H₂合成气一部分用于合成氨、尿素和碳铵，一部分经H₂分离单元分离出H₂，H₂送入被煤焦油加氢精制单元作为H₂来源。

10.根据权利要求8所述的煤化工热解气化耦合一体化多联产工艺，其特征在于：将步骤（3）油品分离单元处理后得到石脑油、燃料油和费托合成单元合成得到油品送入油品调和单元合成得到高品质液体燃料。

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