[实用新型]一种煤气化耦合煤焦化制甲醇联产乙二醇和LNG的工艺装置

说明书

本实用新型属于能源与化工技术领域，具体涉及一种煤气化耦合煤焦化制甲醇联产乙二醇和LNG的工艺装置。该装置包括煤气化单元、酸气脱除单元、深冷分离单元、甲醇合成单元、煤焦化单元，焦炭气化单元、焦炉气净化单元、PSA分离单元、甲烷转化单元和乙二醇合成单元。该装置将煤气化与煤焦化耦合生产甲醇、乙二醇和LNG，充分利用煤焦化工业废气中的富氢资源H₂和CH₄生产化工产品，减少工业废气排放。此外，该装置通过深冷分离单元充分利用煤气化合成气中的部分一氧化碳，实现了煤制甲醇联产乙二醇过程，去掉了传统煤制甲醇过程的变化单元，且不经水煤气变换单元，大幅度降低了酸气脱除单元的负荷，有效地降低了二氧化碳排放，该方法显著提高资源和能源利用率，提高了系统的灵活性。

技术领域

本发明属于能源与化工技术领域，具体涉及一种煤气化耦合煤焦化制甲醇联产乙二醇和LNG的工艺装置。

背景技术

甲醇是一种重要的平台化学品，是仅次于烯烃和芳烃的重要基础有机材料。由甲醇可以制甲醛、甲胺、醋酸、甲酸甲酯、甲基叔丁基醚(MTBE)等众多下游产品，同时甲醇还是生产塑料、合成橡胶、合成纤维和医药的原料。另外，新兴下游消费领域中二甲醚、甲醇燃料(甲醇汽油)和甲醇制烯烃对甲醇需求将来会有较快的增长。

目前，我国生产甲醇的主要原料是煤炭，煤气化是煤制甲醇的重要途径，是现代煤化工的典型代表，其工艺流程简图见图1。煤气化制甲醇工艺主要由四个单元组成：水煤浆制备单元，煤气化单元，水煤气变换单元，酸气脱除单元和甲醇合成单元。原料煤经过预处理变成水煤浆，水煤浆进入煤气化单元与氧气在气化炉内反应生成粗合成气。粗合成气经过水煤气变换单元，部分CO转化为H₂，同时生成CO₂。变换后的粗合成气进入酸性气体净化单元脱除CO₂和 H₂S得到干净的合成气。最后，洁净的合成气进入甲醇合成单元生成粗甲醇，粗甲醇经过精馏系统得到符合纯度的产品甲醇。

乙二醇作为一种重要的有机化工原料，广泛地应用于生产聚酯、防冻液、表面活性剂、润滑剂、增塑剂、化妆品等产品。随着我国聚酯工业的迅速发展，国内市场对乙二醇的需求量持续增长。因此，如何提高乙二醇产能以缓解国内乙二醇供需矛盾，已成为该行业亟需解决的重要问题。

目前工业化生产乙二醇的技术主要有两种：一是以传统石油路线为代表的环氧乙烷水合法；二是以煤为原料转化制取合成气进而合成乙二醇。面对石油路线诸多缺点及国内富煤贫油的能源结构，煤制乙二醇越来越受到重视。煤制乙二醇工艺装置如图1所示，主要由煤气化单元，水煤气变换单元，空分单元，酸气脱除单元，H₂/CO分离单元，草酸二甲酯合成单元，乙二醇合成单和乙二醇精制单元构成。原料煤预处理后进入煤气化单元，与氧气及蒸汽发生系列化学反应生成合成气。合成气经水煤气变换单元，使得H₂/CO调整至2.0左右，再进入酸性气体脱出单元，脱除合成气中的杂质组分。净化合成气经H₂/CO分离单元，得到的CO物流进入草酸二甲酯合成单元，合成的草酸二甲酯进入乙二醇合成单元，与氢气催化加氢反应、生成乙二醇粗产品。经过乙二醇精制单元，最终得到高纯度的乙二醇产品。

现有的煤气化制合成气生产甲醇和乙二醇过程存在的主要问题是CO₂排放量大导致的煤炭资源利用效率低。主要原因是由于煤中的H/C比为0.8～1，而煤气化生产甲醇和乙二醇的适宜H/C比例均为2.0左右，因此煤制合成气过程中需要通过水煤气变换单元适当调整氢碳比。冗余的碳元素将以CO₂形式被排放到大气中，一方面造成了环境污染，另一方面使大量碳资源损失导致资源利用率低。