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      一種低碳排放多聯(lián)產(chǎn)烯烴和水泥的系統(tǒng)及方法

      文檔序號:40171789發(fā)布日期:2024-12-03 11:17閱讀:8來源:國知局
      一種低碳排放多聯(lián)產(chǎn)烯烴和水泥的系統(tǒng)及方法

      本發(fā)明涉及現(xiàn)代煤化工,更具體地說,是涉及一種低碳排放多聯(lián)產(chǎn)烯烴和水泥的系統(tǒng)及方法。


      背景技術(shù):

      1、傳統(tǒng)的煤化工和水泥工業(yè)是二氧化碳排放的主要“貢獻者”,由于空氣分離的高能耗和水氣變換單元操作的高二氧化碳排放量,傳統(tǒng)的煤制烯烴工藝的碳原子利用效率和能源效率較低。酸氣脫除單元脫除合成氣中過量的co2和硫元素,傳統(tǒng)的煤制烯烴工藝的二氧化碳排放強度為7.1~10tco2/t烯烴,大量的co2排放,導致碳原子利用效率低于50%。水泥生產(chǎn)多是采用空氣燃燒,78%的氮氣不僅不參與燃燒,大量氮氣被無謂地加熱,在高溫下排入大氣,造成大量的熱量損失,造成燃料消耗高;并且,氮氣在高溫下還與氧氣反應生成nox,nox氣體排入大氣層極易形成酸雨造成環(huán)境污染??諝鈿夥障蚂褵沂a(chǎn)生的煙氣中二氧化碳濃度被氮氣稀釋,捕集和濃縮這種稀釋煙氣中的二氧化碳成本相對較高。


      技術(shù)實現(xiàn)思路

      1、有鑒于此,本發(fā)明的目的在于提供一種低碳排放多聯(lián)產(chǎn)烯烴和水泥的系統(tǒng)及方法,低碳烯烴產(chǎn)量高,烯烴和水泥生產(chǎn)過程中能耗和co2排放低,提高了能源有效利用效率,節(jié)約了能源。

      2、本發(fā)明提供了一種低碳排放多聯(lián)產(chǎn)烯烴和水泥的系統(tǒng),包括:

      3、電解水單元;所述電解水單元設有氧氣出口、氫氣出口和循環(huán)水進口,其電力來自發(fā)電單元;

      4、與所述氧氣出口相連的線路依次設有氧氣收集單元、石灰石煅燒單元、煙氣回收單元、低溫甲醇洗單元、氫碳比調(diào)節(jié)單元、合成氣制甲醇單元、甲醇精餾單元和甲醇制烯烴單元;所述石灰石煅燒單元設有與所述氧氣收集單元的出氣口相連的第一氧氣進口、粉煤和石灰石進口、循環(huán)煙氣進口、第一余熱進口、第二余熱進口、煙氣出口和水泥出口;所述煙氣回收單元設有與所述循環(huán)煙氣進口相連的循環(huán)煙氣出口、與所述第一余熱進口相連的第一余熱出口、co2出口和與所述煙氣出口相連的煙氣進口;所述低溫甲醇洗單元設有與所述co2出口相連的co2進口、合成氣進口、合成氣出口和h2s出口;所述氫碳比調(diào)節(jié)單元設有氫氣進口;

      5、與所述h2s出口相連的硫回收單元;

      6、出氣口與所述氫氣進口相連的氫氣收集單元;所述氫氣收集單元的進氣口與所述氫氣出口相連;

      7、出氣口與所述合成氣進口相連的煤氣化單元;所述煤氣化單元設有水進口、粉煤進口、與所述氧氣收集單元的出氣口相連的第二氧氣進口、與所述第二余熱進口相連的第二余熱出口和廢水出口;

      8、與所述廢水出口相連的水處理單元;所述廢水處理單元分別與所述甲醇精餾單元的廢水出口和所述甲醇制烯烴單元的廢水出口相連,并設有分別與所述循環(huán)水進口和所述水進口相連的水出口。

      9、優(yōu)選的,還包括:

      10、分別與所述電解水單元和發(fā)電單元相連的儲能單元;所述儲能單元通過輸電線路與所述電解水單元和發(fā)電單元相連;

      11、所述發(fā)電單元通過輸電線路與所述電解水單元相連;

      12、所述發(fā)電單元連接可再生能源。

      13、優(yōu)選的,所述氫碳比調(diào)節(jié)單元與低溫甲醇洗單元和氫氣收集單元的連接線路上均設有流量檢測與控制裝置;所述水處理單元與電解水單元和煤氣化單元之間的連接線路上設有流量檢測與控制裝置;所述煤氣化單元與氧氣收集單元和水處理單元之間的連接線路上設有流量檢測與控制裝置;所述石灰石煅燒單元與氧氣收集單元和煙氣回收單元之間的連接線路上設有流量檢測與控制裝置;所有上述流量檢測與控制裝置均連接至系統(tǒng)的控制單元。

      14、優(yōu)選的,所述氧氣收集單元包括氧氣儲罐;所述氧氣儲罐上設有壓力計、溫度計和安全閥;所述氫氣收集單元包括氫氣儲罐;所述氫氣儲罐上設有壓力計、溫度計和安全閥。

      15、優(yōu)選的,所述石灰石煅燒單元的煙氣出口和煤氣化單元的出氣口的管線并線逆向加熱;所述氧氣收集單元的出氣口、煤氣化單元的粉煤進口、石灰石煅燒單元的粉煤和石灰石進口的管線并線逆向加熱。

      16、本發(fā)明還提供了一種低碳排放多聯(lián)產(chǎn)烯烴和水泥的方法,采用上述技術(shù)方案所述的低碳排放多聯(lián)產(chǎn)烯烴和水泥的系統(tǒng),包括以下步驟:

      17、電解水單元產(chǎn)生的o2進入氧氣收集單元進行收集,其中,一部分o2與粉煤、水處理單元處理后的水進入煤氣化單元進行煤氣化反應,產(chǎn)生的粗合成氣經(jīng)過低溫甲醇洗單元進行低溫甲醇洗,分別得到h2s和凈化后的合成氣,其中h2s送往硫回收單元得到硫產(chǎn)品,凈化后的合成氣送往氫碳比調(diào)節(jié)單元進行氫碳比調(diào)變;煤氣化單元產(chǎn)生的廢水送入水處理單元進行處理,得到循環(huán)水,分別回到煤氣化單元循環(huán)利用和送入電解水單元進行電解;

      18、另一部分o2與粉煤、石灰石進入石灰石煅燒單元進行富氧燃燒,分別得到水泥產(chǎn)品和濃度>95.6%的co2,所述co2進入煙氣回收單元,一部分作為循環(huán)煙氣對粉煤和石灰石進行預加熱,另一部分進入低溫甲醇洗單元進行低溫甲醇洗,得到脫除h2s的co2,送往氫碳比調(diào)節(jié)單元進行氫碳比調(diào)變;

      19、電解水單元產(chǎn)生的h2進入氫氣收集單元進行收集,再送往氫碳比調(diào)節(jié)單元進行氫碳比調(diào)變;

      20、經(jīng)上述氫碳比調(diào)變,得到的合成氣送往合成氣制甲醇單元,經(jīng)催化反應得到粗甲醇,再經(jīng)甲醇精餾單元提純,得到質(zhì)量濃度大于等于99.9%的甲醇,最后輸送到甲醇制烯烴單元,經(jīng)催化反應制得低碳烯烴產(chǎn)品。

      21、優(yōu)選的,所述煤氣化反應的粉煤用量為200萬噸/年~300萬噸/年,粉煤、氧氣和水的摩爾比為1:(1.01~1.1):(0.2~0.8),氣化溫度為1550℃~1560℃,壓力為0.1mpa~0.5mpa。

      22、優(yōu)選的,所述低溫甲醇洗的溫度為-60℃~-40℃,壓力為3mpa~4mpa。

      23、優(yōu)選的,所述富氧燃燒的石灰石進料量為5000t/d~6000t/d,粉煤用量為300t/d~320t/d,氧氣用量為685.35t/d~716.50t/d,煅燒溫度為1370℃~1450℃,煅燒時間為20min~30min。

      24、優(yōu)選的,所述氫碳比調(diào)變后,得到的合成氣中(h2-co2)/(co+co2)的摩爾比為2.05~2.15。

      25、與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明提供的低碳排放多聯(lián)產(chǎn)烯烴和水泥的系統(tǒng)及方法采用風能和太陽能等可再生能源進行發(fā)電,并將電力儲存到電池組內(nèi),為系統(tǒng)動力提供不間斷電能,可再生能源電解水得到的“綠氧”一部分用于煤氣化單元,無需空氣分離單元,減少系統(tǒng)的負荷,降低運行成本;另一部分用于石灰石富氧煅燒單元生產(chǎn)水泥;煅燒后得到含高純二氧化碳的煙氣,一部分煙氣充當循環(huán)煙氣再次回到石灰石煅燒單元,另一部分煙氣被輸送到低溫甲醇洗單元;可再生能源電解水得到的“綠氫”用于調(diào)節(jié)合成氣中的氫碳比,無需水氣變換單元,合成氣經(jīng)甲醇合成單元、甲醇精餾單元和甲醇制烯烴單元得到低碳烯烴;在整個系統(tǒng)中采用余熱回收和綜合利用,減少能耗和生產(chǎn)成本。



      技術(shù)特征:

      1.一種低碳排放多聯(lián)產(chǎn)烯烴和水泥的系統(tǒng),包括:

      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低碳排放多聯(lián)產(chǎn)烯烴和水泥的系統(tǒng),其特征在于,還包括:

      3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低碳排放多聯(lián)產(chǎn)烯烴和水泥的系統(tǒng),其特征在于,所述氫碳比調(diào)節(jié)單元與低溫甲醇洗單元和氫氣收集單元的連接線路上均設有流量檢測與控制裝置;所述水處理單元與電解水單元和煤氣化單元之間的連接線路上設有流量檢測與控制裝置;所述煤氣化單元與氧氣收集單元和水處理單元之間的連接線路上設有流量檢測與控制裝置;所述石灰石煅燒單元與氧氣收集單元和煙氣回收單元之間的連接線路上設有流量檢測與控制裝置;所有上述流量檢測與控制裝置均連接至系統(tǒng)的控制單元。

      4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低碳排放多聯(lián)產(chǎn)烯烴和水泥的系統(tǒng),其特征在于,所述氧氣收集單元包括氧氣儲罐;所述氧氣儲罐上設有壓力計、溫度計和安全閥;所述氫氣收集單元包括氫氣儲罐;所述氫氣儲罐上設有壓力計、溫度計和安全閥。

      5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低碳排放多聯(lián)產(chǎn)烯烴和水泥的系統(tǒng),其特征在于,所述石灰石煅燒單元的煙氣出口和煤氣化單元的出氣口的管線并線逆向加熱;所述氧氣收集單元的出氣口、煤氣化單元的粉煤進口、石灰石煅燒單元的粉煤和石灰石進口的管線并線逆向加熱。

      6.一種低碳排放多聯(lián)產(chǎn)烯烴和水泥的方法,其特征在于,采用權(quán)利要求1~5任一項所述的低碳排放多聯(lián)產(chǎn)烯烴和水泥的系統(tǒng),包括以下步驟:

      7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的低碳排放多聯(lián)產(chǎn)烯烴和水泥的方法,其特征在于,所述煤氣化反應的粉煤用量為200萬噸/年~300萬噸/年,粉煤、氧氣和水的摩爾比為1:(1.01~1.1):(0.2~0.8),氣化溫度為1550℃~1560℃,壓力為0.1mpa~0.5mpa。

      8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的低碳排放多聯(lián)產(chǎn)烯烴和水泥的方法,其特征在于,所述低溫甲醇洗的溫度為-60℃~-40℃,壓力為3mpa~4mpa。

      9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的低碳排放多聯(lián)產(chǎn)烯烴和水泥的方法,其特征在于,所述富氧燃燒的石灰石進料量為5000t/d~6000t/d,粉煤用量為300t/d~320t/d,氧氣用量為685.35t/d~716.50t/d,煅燒溫度為1370℃~1450℃,煅燒時間為20min~30min。

      10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的低碳排放多聯(lián)產(chǎn)烯烴和水泥的方法,其特征在于,所述氫碳比調(diào)變后,得到的合成氣中(h2-co2)/(co+co2)為2.05~2.15。


      技術(shù)總結(jié)
      本發(fā)明提供了一種低碳排放多聯(lián)產(chǎn)烯烴和水泥的系統(tǒng)及方法,屬于現(xiàn)代煤化工技術(shù)領(lǐng)域;與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明采用風能和太陽能等可再生能源進行發(fā)電,電解水得到的“綠氧”一部分用于煤氣化單元,無需空氣分離單元,減少系統(tǒng)的負荷,降低運行成本;另一部分用于石灰石富氧煅燒單元生產(chǎn)水泥;煅燒后得到含高純二氧化碳的煙氣,一部分煙氣充當循環(huán)煙氣再次回到石灰石煅燒單元,另一部分煙氣被輸送到低溫甲醇洗單元;可再生能源電解水得到的“綠氫”用于調(diào)節(jié)合成氣中的氫碳比,無需水氣變換單元,合成氣經(jīng)甲醇合成單元、甲醇精餾單元和甲醇制烯烴單元得到低碳烯烴;在整個系統(tǒng)中采用余熱回收和綜合利用,減少能耗和生產(chǎn)成本。

      技術(shù)研發(fā)人員:梁金強,彭威,孫永平,邵子墨,張洛源,劉丹竹,黃新俊,方勤珠
      受保護的技術(shù)使用者:中國石油大學(北京)
      技術(shù)研發(fā)日:
      技術(shù)公布日:2024/12/2
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