第十二章-煤多联产转化技术.docx

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1、第十二章煤多联产转化技术第一节前言随着洁冲煤技术的开展,前面讲到的热解焦化、燃烧、气化、液化等传统转化方大在提高效率、过程污染控制方面都取得了长足的进步。然而，实践证明，这些单一的转化方式无法将燃炭资源充分利用，雄以实现大幅度运行本钱降低和效率提高.加工过程中污染控制仍不彻底.但如果将煤炭产业链上游的发电、炼焦与下游的煤化学品加工进行联合，将发电产生的余热、废水,煤焦产生的尾气、煤焦油等资源作为下游化学品合成的资源加以回收利用,得到多种具有高冏加值的化工产品或液体燃料(甲的、F一T合成燃料、二甲繇、城市然气、氯气)，并利用化学加工工艺过程产生的热进行发电.这种通过多种煤转化、利用技术的有机集成

2、，跨行业、跨部门生产，能够获得多种洒净的：次能源，实现煤炭资源的最大效用便构成了煤炭转化的多联产系统.它已成为目前煤高效清洁利用的主要开展趋势.I.煤多联产技术的概念块多联产技术是指以煤为原料，集成煤热解焦化、燃烧发电、气化与化工合成、废弃物处理与污染控制单元工2以生产洁冷燃料、化学品、电力、热力、制冷等多种产品为目标.通过多种工之的耦介与联产，实现保护生态环境，合理利用资源，减少工程投资，降低单位生产本钱，提高过程效率与经济效益的单元工艺优化如合与产品方案灵活可谓的“资源-化工-能源-环境”一体化的煤依化技术集成系统，故彳f时也自称为煤多联产系统.多联产与单产相比，弥补了洁净煤炭单元新技术难

3、以同时满足效率、本钱和环境保护等多方面要求的缺乏实现了媒谈资源价值的梯级利用，到达了煤炭资源价值利用效率和经济效益的最大化,因而备受世界各国的乘视，井已羟成为新型煤化工的-种开展趋势.总体上讲，煤多联产技术与传统的煤转化技术相比，在以下四个方面具有明显优势：(1)多联产系统能充分利用煤炭资源,解决工业、交通和生活能源短缺问题：(2)多联产系统生产出的能源属清沽能源，可解决伴随经济开展带来的环境污染问盟:(3)煤多联产系统打岐了屿化工原料过去第一依根石油化工来源的局面，有大多数有机化工原料开辟新的原料途径，同时延伸了煤费加工的产业胜提高了煤的利用价值：(4)把联产系统为单元技术的开展提出了在局部

4、约束条件下，J求全局优化的新刖路和新方向，妥联产系统能好从系统的拓度出发，结合各种生产技术路线的优越性,使生产过程耦合到一起.彼此取长补短，从而到达健海的高.利用效率、低能耗、低投资和低运行本钱以及被少的全生命网期污染物排放.2.煤多联产技术的主要形式块多联产系统把两大系统燃料，化学品生产系统和动力生产系统联结起来进行物质与能量交换.然后生产出液体燃料、化工产品和电力等，其中燃料/化学品生产系统方面通过热解提质或您化等过程生产优质的固体燃料,其伴生气体与煤气化后的气体通过冷化、变换合成得到洁净的气、液体燃料.同时在燃气根底上可延伸生产下游煤化工产品.进一步提升块炭的羟济价色.动力生产系统在联产

5、系统中主导能转换，将联产工艺过程能电集中以热、电的产品形式出现，因此对犯化效率、生产本钱以及污染持放等有定切关系.目前开展的煤多族产系统不外乎涵萩在燃料-化学品-热-电四个方面的联产,由于下游化学品种类众多，包括合成纵、AM1类、醋酸-能好及乙酰类和烯烧类产品以及合成液态燃料等,不同企业可根据需要灵活选择与热电生产单元进行朋合，因而也出现了砰-氨联产、酹-陋联产合成气-烯烬联产、醉-醋酸一型H联产等多种形式的叫法，相对繁杂。所以日前也是按照从获得大堤模煤气的来源将煤多联产技术分为以下三大类：1）以煤气化为核心的多联产转化技术：以煤气化为核心的多联产系统主要由气化的元、煤气净化与变换单元、化工合

6、成单元和热电生产单组成.它是招块在气化炉中完全气化转变为合成气,根据产业链的需要.通过变换精制,调整合成气的祖成，分别用于煤气燃料、联合循环发电及供热冷，以及下游化学品合成等，图12.1以煤气化为核心的多联产系统示意图以燃气化为核心的多联产系统如图12-1所示.在气化和净化变换工艺中,灰渣以及煤气中的污染物被最大限度地资源化利用或集中有控处置，化工合成单元可采用一种或几种介成工艺进行甲醉、二甲酸、酸酸、或烯势等块化工产品的生产,也可以通过Fr合成或MTG等间接液化工名制取液体燃料.发发电局部，可采用燃气或化工合成排放的尾气为燃料气，并充分利用气化、变换及合成等工艺通元的废热或蒸汽一并进行燃气-

7、蒸汽联合砧环发电，在变换工艺中别周的瓠气也可以通过燃料电池发电.2）以煤携解为根底的多联产转化技术块中包含存活性的挥发组分，在较低温下通过热解即可以煤气、焦油形式析出，而残留下的以碳骨架结构为主的楮性组分活性较低，假设要在单的依化单元内实现完全料化，那么需要我用高温、高压或延长反响时间，从而增加了技术难度和生产本钱，另一方面应该看到，这局部残炭的燃烧反响速率要高于其热解或气化反响速率.因而假设采用局部热解.半蚀宜接燃烧的方法那么可以降低热解温度、缩短热解燃期，从而降低生产本钱.以为热解的多联产技术正是针对埃中活性组分和惘性组分在化学性质上的差异，分阶段实施煤的热好和燃烧的分级转化利用.通过热解

8、可以得到J1.业用气或民用燃料，并通过储油别高、精制兼得率、茶、的、.超、非等多种芳燃化合物，半焦直接惚烧生产然汽用于供热或发电.在国外又被称为煤局部气化多联产技术。目前大多数以煤热解为根底的影联产技术主要包括热解、燃烧和热电生产单元技术的集成，可以为城钺提供煤气，蒸汽和电力，也有在以上岷产根底上利用热解气进一步合成甲醉等下游化学品，总体上讲,以燃热解的多联产系统可表示为图12-2所示.图I22以煤焦解为根底的多联产系统示意图由于该技术以煤拄解为根底,获得的煤气主要以干慵气为主，所以煤气产量较低,但对于目前我国开采比例日益增大的低变版块来说,凰么有积股的意义.一方面低变质煤发热状较低,挥发分高

9、燃烧时浓烟明显，通过热解干3得到半供，使煤质得到提高，同时又可以得到大量的供油产品和煤气,因而该技术在:我国正逐步得到理视和开展.3）煤焦化及其多联产技术供化是煤通过而拆干懦得到焦炭、焦油和燥气的过程.所以严格地讲，在煤焦化根底上开展的多联产技术也属于以煤热解为根底的联产技术，如第六章所讲，殃解是以楣煤、低变质烟煤为原料通过中低温干匐提高是而为目的的，是气产率低，焦油产M:较高。而焦化是以适宜煤焦的媒种为原料，主要终端产品是高顺法的焦炭，因而与以煤焦解为根底的?联产相比，少了半焦燃烧这邛元环节，能化过程行到的裂解气组成以CH八山为主.发热量大且产量高,而供油产Ift较低由于热解煤气在本战上于天

10、然气相比处于劣切.因而目前国内也有一些企业将绿化热解气通过电整进行甲醉等下游化学M的合成.焦油别离与帝制（酚、茶和茶等芳烧化合物）城市煤气、冶金等工业用气热解燃气_J.化工合成气燃气/蒸汽发电一才，蒸汽一1.高温干瑞.您冷I焦炎B12-3煤焦化及其多联产系筑示意图在以上三类多联产技术中，以燃完全气化为根底的联产系统由于其气体产物以合成气为主，热值相对低,所以除了大规模的热-电-气三联产的IGCC系统以外，目前化工合成单元单发挥的作用越来越重要。以低变防煤法解为根底的多联产系统局部热解多以空气为气化剂,然解气产量低,且煤气中Nn等情性气体比例高，不利于化工合成，所以一般以简单的热电气三联产为主.

11、矮化学联产系统煤气产吊较大，热值高,从能量效率上讲以便-气-电-热的形式进行联产比拟合理，这两种联产中的化工合成单元技术应以焦油的深加工为主，但由于焦油产房不高，因些可进行跨企业诳行集中加工处理.3.煤多联产技术的主要特点多联产绝不是多种煤炭转化技术的任意简单登加.而是以媒炭资源价值的合理利用为的提、以满足国民羟济可持续开展为目标、建立在相关技术开展水平根底之上、以价（ft提升、过程效率、经济效益以及环保特性为综合目标画数的多个子系统的优化集成。其主要特点表达在以下四个方面：（1）煤炭费源价值的梯皴利用煤炭作为大自然赋予人类的化石能源，不仅是非常JR要的固体燃料，而且更是十分珍出的化工原料。一

12、般说来，煤炭作为化工原料的使用价值要远远高于其仅仅作为燃料的使用价值。多联产的思路是通过以燥热解、气化合成等种煤炭转化技术的优化集成，先从煤炭生产多种高附加伯的化工产品和洁净的气体与液体燃料，然后再利用前面各生产环节产生的残渣、尾气以及余热等低品位的能源发电。因此，从资源合理与行效利用的角度来存.多联产的实质是实现煤炭资源价值从高到低的逐次梯级利用.（2）产品多样化与具活可图性从总体上讲，多联产技术主要产品形式可以表现为洁净燃料、化学品、电力、热力四种形式。其中洁冷燃料可以是热解后得到的焦炭、半焦,也可是由热解或气化得到的洁冷燃料气（包括地市煤气、乳气）以及由煤气、焦油加工合成得到的液体燃料（

13、合成的气、柴油），同时热解填气、气化煤气以及其它工业系统的废气（如高炉排放气）可并入制气合成系统，一局部燥气可以发电、供暧，另一局部燥气那么进一步合成化肥、酷酸、甲醉、.1.,烯媒等多种化学品，在加工过程还会有硫、稀有气体、特种气体以及石蜡类副产品.一方面，企业可根据煤种的性历和化学品市场前坟选择不同的联产方式，另一方面在现有的联产系统内部也可以根据需要灵活地进行调第,达成各方面的协调生产。,在使用煤气进行发电的时候，发电机组经常会遇到调峰何超.如果在不需要多发电的时候,把多氽局部的合成气用来生产其他的产品.如甲解、二甲醛等，值能量以化学能的形式加以保存。而在用电顶峰期，减少生产的中醉，甚至以

14、甲解为燃料发电.就可以解决目前发电机组由于词嵯所造成的能量损失和浪费.如果再从稿合技术路线的用度出发，使各条技术路规取长补短，实现能麻的梯级利用，将更能友达多联产系统的优越性.(3)神转换效率与经济效益的最大化蛆然任何一种煤炭转化技术都会注重过程经济效益的最大化,但每个子系统经济效益的我优也并不一定能使由多个子系统组成的多联产总系统的经济效益到达及忧.而多联产将多种煤炭转化技术优化集成以后，不仅UJ以通过多项技术组合来实现系统的规模经济效益，而且能终通过各种工艺流程、主要设符、附展设施以及公用工程的合并来降低工程建设的比投资.从而实现从煤岗到各种产品的煤炭资源利用过程经济效益的尽可能最大化，与

15、传统的第一转化方式相比，虽然多联产系统工程结构双杂，工艺单元鹿大，但其中绝大局部是现有成熟工艺技术与设备的优化集成.通过集技术经济比拟，多联产系统比传统的单产系统在提岛效率和降低本钱方面十清楚显.农12/是甲醇热电城市煤气岷产与分产的参数比拟结果。从中可以看出，IGCC电-热-甲呼三联供与IGCC热电、甲蹲分供的情况相比.产品的综合价格行可能降低40%：而热-电-甲醉-合成气四联供与热、电、甲醉、合成气分供的情况相比，工程投资有可能降低38%,产品的综合价格有可能降低31%。4)环境友好化祗一种探炭转化技术都会有“三废”等污染物排放，为了满足H益严格的环保要求，必须采取适当的环保措施，时产生的

16、污染物进行适当转化、回收利FU或平安处置等减量化,资源化、无吉化处理，最终做到近零排放或达标排放.多联产技术第多种煤炭转化技术优化集成在一起，不仅有利于实现污染物的集中、综合治理，大大降低环保册用；而且容易做到以废治废，实现废物利用，变废为宝。首先.原料媒经过气化之后,得到的合成气可以到达很高的除尘和脱硫率,其污染物的排放指数将大大降低.如,其SOx、NOX和粉尘的排放量，分别可达欧共体污染物排放限制的18%、65%和2%,到达了环保的极限要求.其次.煤气化、燃烧发电过程产生的固体吸液具有较高的火山灰活性，可以作为建材原料加以利用.煤直接液化废渣与半蚀性防类似可以进一步气化造气，而在燃气冷化与变换单元中.可以将有古气体如此Sri接转变为总侦S进行资源化利用，同时别离出酸性气体CO=进行隔囱储存或加工处置