本發(fā)明涉及低階煤炭資源分質(zhì)與分級利用、煤制lng聯(lián)產(chǎn)煤基化學(xué)品及液體燃料領(lǐng)域，具體涉及一種煤制lng聯(lián)產(chǎn)低碳醇、燃料油品的系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
到2050年，全球人口將增長到90億，其中75％的人將生活在城市，屆時人們對石油天然氣的需求量將會翻番。為了滿足能源需求，并進(jìn)一步減少二氧化碳排放，能源轉(zhuǎn)型顯得尤為必要。因此，風(fēng)能和太陽能等可再生能源的發(fā)展也將迎來新的機(jī)遇，然而，可再生能源具有間斷和不連續(xù)的特點，而且受地理條件制約，成本也較高，其大規(guī)模發(fā)展受到瓶頸約束。當(dāng)前，全球能源轉(zhuǎn)型正當(dāng)其時，天然氣將在其中扮演重要角色，中國將會成為未來國際天然氣市場的主導(dǎo)。天然氣是化石能源中最為清潔的能源，與可再生能源相比，其穩(wěn)定性、可靠性、成本都有優(yōu)勢，將在能源體系轉(zhuǎn)型過程中扮演重要角色。lng能夠很好地將天然氣需求和資源地連接起來，未來全球lng市場年增速將達(dá)到5％，超過全球能源總需求和天然氣需求的增速。亞洲尤其是中國，是全球最為重要的lng市場。受環(huán)境要求、消費(fèi)需求和改善能源結(jié)構(gòu)等因素驅(qū)動，中國消費(fèi)市場有巨大的增長潛力。當(dāng)前，中國一次能源需求中，天然氣占比約為6％，遠(yuǎn)低于全球20％的平均水平。在交通運(yùn)輸領(lǐng)域，中國目前大約有20萬輛液化天然氣驅(qū)動的重型卡車和大客車，是歐洲液化天然氣卡車數(shù)量的130多倍，為卡車供氣的有大約2000座加氣站和100多座小型天然氣液化廠。
據(jù)國家發(fā)改委最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2016年我國全年天然氣產(chǎn)量約為1371億立方米，同比增長1.5％；天然氣進(jìn)口量720億立方米，增長17.4％；天然氣消費(fèi)量2090億立方米，增長6.6％，天然氣對外依存度高達(dá)34.44％。此外，2016年我國能源消費(fèi)總量約為43.6億噸標(biāo)煤：原煤38.9億噸(約27.0億噸標(biāo)煤)，石油5.7億噸(約8.1億噸標(biāo)煤)，天然氣2090億立方米(約2.7億噸標(biāo)煤)，電力、新能源等總計約11.6億噸標(biāo)煤。其中煤炭消費(fèi)占比61.9％，天然氣約占6.3％。另外，我國現(xiàn)階段已探明的能源資源儲量中，煤炭占比高達(dá)94％以上，油氣資源占比僅為6％左右。出于我國能源資源儲存稟賦及能源安全戰(zhàn)略的考慮，煤炭作為我國的主體性能源物質(zhì)，其主導(dǎo)地位不可動搖。而現(xiàn)階段我國煤炭資源利用最大的問題就是直燃比例高、污染物排放強(qiáng)度大，因此實施煤炭資源的分質(zhì)、分級轉(zhuǎn)化，推行煤基清潔燃料與化學(xué)品生產(chǎn)，替代部分石油路線的化工產(chǎn)品生產(chǎn)，對于降低我國石油資源的對外依存度及煤炭資源的綠色消費(fèi)具有不可替代的重要意義。基于煤炭和天然氣生產(chǎn)液體燃料及有機(jī)化工產(chǎn)品的c1化學(xué)工業(yè)有著廣闊的發(fā)展前景，由合成氣制取低碳混合醇是c1化學(xué)領(lǐng)域中具有重要研究意義和廣泛應(yīng)用前景的課題。如由煤炭、天然氣經(jīng)合成氣制備的低碳醇因具有辛烷值高、防爆、抗震等優(yōu)越性能非常適合作為汽油添加劑使用，同時，低碳醇還是重要的化工原料和理想的高辛烷值無污染的車用燃料。
專利cn101805242a公開了一種由合成氣連續(xù)生產(chǎn)低碳醇的方法，公布了一種通過合成氣生產(chǎn)低碳醇與烯烴水合生產(chǎn)相應(yīng)醇的工藝。專利cn103553861a一種利用合成氣合成甲醇并聯(lián)產(chǎn)甲烷的系統(tǒng)，提供了一種利用合成氣合成甲醇并聯(lián)產(chǎn)甲烷的系統(tǒng)及工藝，同時實現(xiàn)了煤制甲醇以及煤制天然氣生產(chǎn)。其中的合成甲醇反應(yīng)器以及甲烷化反應(yīng)器一級或多級串聯(lián)，以及可以調(diào)整兩類反應(yīng)器的先后順序，可以實現(xiàn)不同組分及組成合成氣合成甲醇以及甲烷化反應(yīng)的合理調(diào)配。專利cn101735008a所公開的一種煤制合成氣聯(lián)產(chǎn)低碳醇和天然氣的技術(shù)，公布了一種將低碳醇合成工藝和甲烷化工藝進(jìn)行結(jié)合的技術(shù)，包括煤氣凈化、醇的合成收集、尾氣分離和甲烷化等幾部分，合成低碳醇的尾氣一部分循環(huán)回低碳醇合成器，另一部分合成甲烷。專利cn105061141a所公開的一種合成氣制低碳混合醇并聯(lián)產(chǎn)尿素和天然氣的工藝，公布了一種劣質(zhì)煤通過合成氣制備低碳混合醇、尿素與天然氣的技術(shù)，合成氣經(jīng)低碳醇合成單元制得低碳醇混合產(chǎn)物，低碳醇混合產(chǎn)物經(jīng)分離后分離出甲醇、乙醇、丙醇和丁醇產(chǎn)物，分離得到的h2與來自空分的n2進(jìn)入合成氨單元制得合成氨，合成氨與co2進(jìn)入尿素合成單元，得到合成尿素。專利cn101805242a所公開的一種由合成氣連續(xù)生產(chǎn)低碳醇的方法，公布了一種合成氣生產(chǎn)低碳醇與烯烴水合生成相應(yīng)醇的工藝，該發(fā)明所公開的方法中，合成氣制低碳醇反應(yīng)后增加了烯烴水合生成相應(yīng)醇的反應(yīng)，但是該方法的目標(biāo)產(chǎn)物轉(zhuǎn)化率不高，尾氣成分復(fù)雜，并且最終制得的雜醇過多，低碳醇的選擇性不高。cn101735009a所公開的一種合成氣制低碳醇并聯(lián)產(chǎn)天然氣的耐硫催化工藝，公布了一種將耐硫低碳醇合成工藝與耐硫甲烷化生產(chǎn)天然氣工藝進(jìn)行結(jié)合工藝，合成氣無需精脫硫便可進(jìn)行低碳醇合成反應(yīng)，尾氣一部分循環(huán)回低碳醇合成反應(yīng)器，另一部分進(jìn)入甲烷化裝置合成甲烷，實現(xiàn)了整個流程的耐硫性和多聯(lián)產(chǎn)，一定程度上提高了裝置的經(jīng)濟(jì)性。但是這兩種技術(shù)都存在低碳醇產(chǎn)率不高，并且低碳醇沒有分離，具有能耗高、目標(biāo)產(chǎn)物收率偏低的不足之處。雖然上述發(fā)明專利都部分的涉及到了將煤氣化與合成氣制取低碳醇、合成氣制取天然氣相耦合的工藝路線，但都沒有從根本上實現(xiàn)低階煤炭資源的梯級利用，且都是以煤氣化為龍頭，后續(xù)工藝再與低碳醇合成、合成氨、cng工藝等技術(shù)進(jìn)行嫁接。而煤氣化過程最大的缺陷就在于未充分利用煤炭中所蘊(yùn)含的寶貴的芳烴資源，而將其分子打斷為最基本的co、h2，再進(jìn)行后續(xù)的合成氣化工。而煤熱解技術(shù)則可以最大限度的將煤炭中的芳烴資源以優(yōu)質(zhì)煤焦油的形式保留下來，進(jìn)而實現(xiàn)煤基液體燃料、氣體燃料(天然氣)、合成氣制甲醇/低碳醇多元產(chǎn)業(yè)鏈的耦合集成。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)⒚禾抠Y源梯級利用、高效清潔轉(zhuǎn)化，即在粉煤加壓快速熱解生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)中低溫煤焦油的同時產(chǎn)生高濃度富含甲烷合成氣的煤制lng聯(lián)產(chǎn)低碳醇、燃料油品的系統(tǒng)及方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的系統(tǒng)包括：包括同步制取富甲烷合成氣與輕質(zhì)煤焦油系統(tǒng)以及與同步制取富甲烷合成氣與輕質(zhì)煤焦油系統(tǒng)的煤焦油出口相連通的煤焦油深度轉(zhuǎn)化系統(tǒng)、與同步制取富甲烷合成氣與輕質(zhì)煤焦油系統(tǒng)富甲烷合成氣出口相連通的甲烷富集分離與甲烷富集分離與深冷液化系統(tǒng)、低碳醇合成系統(tǒng)；
所述的同步制取富甲烷合成氣與輕質(zhì)煤焦油系統(tǒng)包括連續(xù)加壓穩(wěn)態(tài)進(jìn)料子系統(tǒng)以及與其相連通的粉煤快速加壓熱裂解反應(yīng)子系統(tǒng)，粉煤快速加壓熱裂解反應(yīng)子系統(tǒng)的粗合成氣出口與顆粒篩分子系統(tǒng)相連，顆粒篩分子系統(tǒng)上端的出口與油氣分流子系統(tǒng)相連，顆粒篩分子系統(tǒng)下端的出口經(jīng)循環(huán)顆粒控制分流子系統(tǒng)與粉煤快速加壓熱裂解反應(yīng)子系統(tǒng)相連；
所述的煤焦油深度轉(zhuǎn)化系統(tǒng)包括依次相連的煤焦油預(yù)處理子系統(tǒng)、原料油餾分切割子系統(tǒng)、餾分油加氫提質(zhì)子系統(tǒng)、產(chǎn)品分離與回收子系統(tǒng)和油品儲存子系統(tǒng)，所述的煤焦油預(yù)處理子系統(tǒng)與油氣分流子系統(tǒng)的輕質(zhì)煤焦油出口相連通；
所述的甲烷富集分離與深冷液化系統(tǒng)包括依次相連的洗滌凈化子系統(tǒng)、分子篩吸附子系統(tǒng)、輕組分凈化分離子系統(tǒng)、甲烷分離提純子系統(tǒng)、深冷液化子系統(tǒng)和lng儲存子系統(tǒng)，所述的洗滌凈化子系統(tǒng)與油氣分流子系統(tǒng)的富甲烷合成氣出口相連通；
所述的低碳醇合成系統(tǒng)包括依次相連的原料氣組分調(diào)控子系統(tǒng)、原料氣凈化子系統(tǒng)、低碳醇合成反應(yīng)子系統(tǒng)、低碳混合醇分離子系統(tǒng)、產(chǎn)品精制子系統(tǒng)和低碳醇儲存子系統(tǒng)，所述的原料氣組分調(diào)控子系統(tǒng)與甲烷富集分離與深冷液化系統(tǒng)的lng儲存子系統(tǒng)出口相連。
所述的連續(xù)加壓穩(wěn)態(tài)進(jìn)料子系統(tǒng)包括依次相連的原料儲倉、可控進(jìn)料粉碎器、一體式循環(huán)氣干燥器、進(jìn)料緩沖器和機(jī)械氣力耦合式粉煤給料裝置，所述的機(jī)械氣力耦合式粉煤給料裝置與煤快速加壓熱裂解反應(yīng)子系統(tǒng)相連通。
所述的煤快速加壓熱裂解反應(yīng)子系統(tǒng)6包括依次相連的自上而下相連通且可實現(xiàn)內(nèi)部物料、能量耦合的粉煤恒溫-加壓-催化加氫快速熱裂解反應(yīng)區(qū)、混合流體控溫區(qū)、渦旋流場傳遞區(qū)、混合流體整流區(qū)和循環(huán)顆粒二次裂解制取富氫氣體反應(yīng)區(qū)，所述的渦旋流場傳遞區(qū)與煤快速加壓熱裂解反應(yīng)子系統(tǒng)的機(jī)械氣力耦合式粉煤給料裝置相連，粉煤恒溫-加壓-催化加氫快速熱裂解反應(yīng)區(qū)的富甲烷合成氣出口與顆粒篩分子系統(tǒng)相連，顆粒篩分子系統(tǒng)下端出口經(jīng)循環(huán)顆?？刂品至髯酉到y(tǒng)返回循環(huán)顆粒二次裂解制取富氫氣體反應(yīng)區(qū)用于制備富氫合成氣。
所述的顆粒篩分子系統(tǒng)對粒徑為50～600μm的惰性顆粒與固定碳含量為60～80wt％、粒徑＜50μm的富碳顆粒進(jìn)行分級、分段、分類循環(huán)返料。
所述的循環(huán)顆?？刂品至髯酉到y(tǒng)通過內(nèi)置多通道顆粒循環(huán)裝置與外置分級、分段返料系統(tǒng)的耦合，基于反應(yīng)器內(nèi)局部射流構(gòu)型形成循環(huán)通量1000～5000kg/m2·s的高倍率顆粒循環(huán)與10-20mj/m2·s的熱通量，在1～10ms、103～105k/s的升溫速率下，將粉煤瞬時加熱至500～700℃的熱解溫度。
所述的油氣分流子系統(tǒng)所輸出的富甲烷合成氣組成為co30～41vol％，h26～30vol％ch48～30vol％，cmhn0.1～0.2vol％co218～27vol％，n22～5vol％。
所述的循環(huán)顆?？刂品至髯酉到y(tǒng)中采用水蒸汽、co2、合成氣、空氣、富氧氣或純氧中的一種或兩種以上按任意比例配制成的活化氣對捕獲的惰性顆粒進(jìn)行活化。
所述的粉煤快速加壓熱裂解反應(yīng)子系統(tǒng)操作壓力為3.0～7.0mpa，循環(huán)顆粒二次裂解制取富氫氣體反應(yīng)區(qū)反應(yīng)溫度范圍是950～1200℃，粉煤恒溫-加壓-催化加氫快速熱裂解反應(yīng)區(qū)反應(yīng)溫度范圍是500～700℃。
所述的原料氣組分調(diào)控子系統(tǒng)輸出的低碳醇合成原料氣氫碳比h2/co＝2.10～4.8；
所述的低碳醇合成系統(tǒng)最終輸出的產(chǎn)品組成為：甲醇30～75wt％、乙醇8～13wt％、丙醇2～10wt％、丁醇/異丁醇5～15wt％、c+5醇2～5wt％。
本發(fā)明煤制lng聯(lián)產(chǎn)低碳醇、燃料油品的方法包括以下步驟：
首先，同步制取富甲烷合成氣與輕質(zhì)煤焦油系統(tǒng)中原料儲倉中的原料煤經(jīng)可控進(jìn)料粉碎器粉碎為粒徑為10～1000μm的粉煤顆粒，再通過一體式循環(huán)氣干燥器干燥至含水率低于2.0wt％的煤粉進(jìn)入進(jìn)料緩沖器，之后通過機(jī)械氣力耦合式粉煤給料裝置輸送至粉煤快速加壓熱裂解反應(yīng)子系統(tǒng)的渦旋流場傳遞區(qū)，自循環(huán)顆粒二次裂解制取富氫氣體反應(yīng)區(qū)而來的富氫高溫氣-固混合熱載體與通過內(nèi)置多通道返料系統(tǒng)返回的惰性顆粒在混合流體整流區(qū)均勻混合后溫度降低為600℃左右，繼續(xù)上行進(jìn)入渦旋流場傳遞區(qū)與新鮮煤粉混合后高速上行進(jìn)入混合流體控溫區(qū)完成快速傳熱，煤粉被加熱至預(yù)定的熱解溫度550～600℃后再繼續(xù)上行進(jìn)入粉煤恒溫-加壓-催化加氫快速熱裂解反應(yīng)區(qū)進(jìn)行熱解；
其次，煤粉顆粒在同步制取富甲烷合成氣與輕質(zhì)煤焦油系統(tǒng)中一步法轉(zhuǎn)化為由焦油蒸汽、甲烷、co、h2、co2及少量其他組分所組成的粗合成氣，粗合成氣中不同屬性的顆粒通過顆粒篩分子系統(tǒng)捕集后再通過循環(huán)顆?？刂品至髯酉到y(tǒng)分級、分段、分類返回粉煤快速加壓熱裂解反應(yīng)子系統(tǒng)的不同反應(yīng)區(qū)域，其中富碳顆粒循環(huán)返回循環(huán)顆粒二次裂解制取富氫氣體反應(yīng)區(qū)用于制備富氫合成氣，用以作為粉煤恒溫-加壓-催化加氫快速熱裂解反應(yīng)區(qū)加氫熱解的氫源，同步制取富甲烷合成氣與輕質(zhì)煤焦油系統(tǒng)輸出的產(chǎn)品分別為液態(tài)的優(yōu)質(zhì)中低溫煤焦油、氣態(tài)的富甲烷合成氣；
然后，由粉煤快速加壓熱裂解反應(yīng)子系統(tǒng)的粉煤恒溫-加壓-催化加氫快速熱裂解反應(yīng)區(qū)的產(chǎn)物經(jīng)顆粒篩分子系統(tǒng)后送入油氣分流子系統(tǒng)，油氣分流子系統(tǒng)分流出的低溫煤焦油進(jìn)入下游的煤焦油深度轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的煤焦油預(yù)處理子系統(tǒng)中除塵、脫水、脫鹽凈化后進(jìn)入原料油餾分切割子系統(tǒng)將凈化煤焦油切割成輕餾分油、中餾分油、重餾分油；不同餾程的餾分油再進(jìn)入后續(xù)餾分油加氫提質(zhì)子系統(tǒng)最終轉(zhuǎn)化為高附加值的清潔燃料油品、精細(xì)化工產(chǎn)品送往油品儲存子系統(tǒng)；
經(jīng)中低溫煤焦油回收、除塵凈化處理后的富甲烷合成氣由油氣分流子系統(tǒng)至甲烷富集分離與深冷液化系統(tǒng)的洗滌凈化子系統(tǒng)去除合成氣中的co2、h2s、cos等酸性氣體雜質(zhì)后進(jìn)入分子篩吸附子系統(tǒng)深度凈化脫除合成氣中的ch3oh、h2o、co2等微量雜質(zhì)，得到主要成分為h2、co、ch4的富甲烷凈化合成氣，富甲烷凈化合成氣再進(jìn)入后續(xù)的輕組分凈化分離子系統(tǒng)、甲烷分離提純子系統(tǒng)及深冷液化子系統(tǒng)，最終產(chǎn)出的甲烷濃度＞97vol％lng產(chǎn)品送往lng儲存子系統(tǒng)；
最后，甲烷富集分離與深冷液化系統(tǒng)的lng儲存子系統(tǒng)輸出的脫ch4合成氣再進(jìn)入下游低碳醇合成系統(tǒng)的原料氣組分調(diào)控子系統(tǒng)將合成氣中的氫碳比調(diào)節(jié)至2.10～4.8，調(diào)整氫碳比之后的合成氣再進(jìn)入原料氣凈化子系統(tǒng)脫除co2、h2o等雜質(zhì)，輸出的合格原料氣再進(jìn)入低碳醇合成反應(yīng)子系統(tǒng)，低碳醇合成反應(yīng)子系統(tǒng)生產(chǎn)的低碳混合醇依次經(jīng)低碳混合醇分離子系統(tǒng)、產(chǎn)品精制子系統(tǒng)后再送往低碳醇儲存子系統(tǒng)。
與上述發(fā)明專利所公開的工藝技術(shù)路線相比，本發(fā)明先將低階煤炭資源一步法轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)中低溫煤焦油與富甲烷合成氣，在此基礎(chǔ)上獲得優(yōu)質(zhì)中低溫煤焦油、ch4、凈化合成氣，所獲得的優(yōu)質(zhì)中低溫煤焦油經(jīng)過深度轉(zhuǎn)化加工可以轉(zhuǎn)化為清潔液體燃料油品，ch4經(jīng)凈化及深冷加壓后可以生產(chǎn)lng，凈化合成氣再進(jìn)入低碳醇合成系統(tǒng)可以生產(chǎn)低碳混合醇。因此，基于本發(fā)明可以從根本上實現(xiàn)低階煤炭資源的分質(zhì)、分級轉(zhuǎn)化，通過所構(gòu)建的多元產(chǎn)業(yè)耦合集成模式，可以實現(xiàn)煤炭資源的高效清潔轉(zhuǎn)化及經(jīng)濟(jì)效益的最大化。
與現(xiàn)有煤制天然氣所配套的氣化工藝相比，本發(fā)明所申請公開的裝置及方法具有如下的優(yōu)勢：
1)以粉煤為原料，通過粉煤的快速加氫熱解，實現(xiàn)同步生產(chǎn)富甲烷合成氣與優(yōu)質(zhì)中低溫煤焦油，產(chǎn)生的合成氣中甲烷濃度高達(dá)8～30vol％，高于現(xiàn)有的碎煤加壓氣化技術(shù)所產(chǎn)生的粗合成氣中甲烷濃度，大幅降低后續(xù)甲烷化裝置規(guī)模與投資；
2)本發(fā)明所公開的工藝技術(shù)系統(tǒng)中輕質(zhì)煤焦油的收率高達(dá)15～20wt％，可與下游的煤焦油深加工產(chǎn)業(yè)鏈高度耦合集成，大幅提高工藝系統(tǒng)的整體經(jīng)濟(jì)競爭力；
3)本發(fā)明所公開的工藝技術(shù)系統(tǒng)及方法可實現(xiàn)煤制lng、合成氣制取低碳混合醇、中低溫煤焦油深加工制取清潔液體燃料的多元產(chǎn)業(yè)鏈耦合，大幅提高工藝系統(tǒng)的整體經(jīng)濟(jì)競爭力。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的裝置及流程示意圖。
圖中：1.同步制取富甲烷合成氣與輕質(zhì)煤焦油系統(tǒng)；2.煤焦油深度轉(zhuǎn)化系統(tǒng)；3.甲烷富集分離與深冷液化系統(tǒng)；4.低碳醇合成系統(tǒng)；5.連續(xù)加壓穩(wěn)態(tài)進(jìn)料子系統(tǒng)；6.粉煤快速加壓熱裂解反應(yīng)子系統(tǒng)；7.顆粒篩分子系統(tǒng)；8.循環(huán)顆?？刂品至髯酉到y(tǒng)；9.原料儲倉；10.可控進(jìn)料粉碎器；11.一體式循環(huán)氣干燥器；12.進(jìn)料緩沖器；13.機(jī)械氣力耦合式粉煤給料裝置；14.粉煤恒溫-加壓-催化加氫快速熱裂解反應(yīng)區(qū)；15.混合流體控溫區(qū)；16.渦旋流場傳遞區(qū)；17.混合流體整流區(qū)；18.循環(huán)顆粒二次裂解制取富氫氣體反應(yīng)區(qū)；19.煤焦油預(yù)處理子系統(tǒng)；20.原料油餾分切割子系統(tǒng)；21.餾分油加氫提質(zhì)子系統(tǒng)；22.產(chǎn)品分離與回收子系統(tǒng)；23.油品儲存子系統(tǒng)；24.洗滌凈化子系統(tǒng)；25.分子篩吸附子系統(tǒng)；26.輕組分凈化分離子系統(tǒng)；27.甲烷分離提純子系統(tǒng)；28.深冷液化子系統(tǒng)；29.lng儲存子系統(tǒng)；30.原料氣組分調(diào)控子系統(tǒng)；31.原料氣凈化子系統(tǒng)；32.低碳醇合成反應(yīng)子系統(tǒng)；33.低碳混合醇分離子系統(tǒng)；34.產(chǎn)品精制子系統(tǒng)；35.低碳醇儲存子系統(tǒng)；36.油氣分流子系統(tǒng)
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
參見圖1，本發(fā)明包括同步制取富甲烷合成氣與輕質(zhì)煤焦油系統(tǒng)1以及與同步制取富甲烷合成氣與輕質(zhì)煤焦油系統(tǒng)1的煤焦油出口相連通的煤焦油深度轉(zhuǎn)化系統(tǒng)2、與同步制取富甲烷合成氣與輕質(zhì)煤焦油系統(tǒng)1富甲烷合成氣出口相連通的甲烷富集分離與甲烷富集分離與深冷液化系統(tǒng)3、低碳醇合成系統(tǒng)4；
所述的同步制取富甲烷合成氣與輕質(zhì)煤焦油系統(tǒng)1包括連續(xù)加壓穩(wěn)態(tài)進(jìn)料子系統(tǒng)5以及與其相連通的粉煤快速加壓熱裂解反應(yīng)子系統(tǒng)6，粉煤快速加壓熱裂解反應(yīng)子系統(tǒng)6的粗合成氣出口與顆粒篩分子系統(tǒng)7相連，顆粒篩分子系統(tǒng)7上端的出口與油氣分流子系統(tǒng)36相連，顆粒篩分子系統(tǒng)7下端的出口經(jīng)循環(huán)顆?？刂品至髯酉到y(tǒng)8與粉煤快速加壓熱裂解反應(yīng)子系統(tǒng)6相連；
所述的煤焦油深度轉(zhuǎn)化系統(tǒng)2包括依次相連的煤焦油預(yù)處理子系統(tǒng)19、原料油餾分切割子系統(tǒng)20、餾分油加氫提質(zhì)子系統(tǒng)21、產(chǎn)品分離與回收子系統(tǒng)22和油品儲存子系統(tǒng)23，所述的煤焦油預(yù)處理子系統(tǒng)19與油氣分流子系統(tǒng)36的輕質(zhì)煤焦油出口相連通；
所述的甲烷富集分離與深冷液化系統(tǒng)3包括依次相連的洗滌凈化子系統(tǒng)24、分子篩吸附子系統(tǒng)25、輕組分凈化分離子系統(tǒng)26、甲烷分離提純子系統(tǒng)27、深冷液化子系統(tǒng)28和lng儲存子系統(tǒng)29，所述的洗滌凈化子系統(tǒng)24與油氣分流子系統(tǒng)36的富甲烷合成氣出口相連通；
所述的低碳醇合成系統(tǒng)4包括依次相連的原料氣組分調(diào)控子系統(tǒng)30、原料氣凈化子系統(tǒng)31、低碳醇合成反應(yīng)子系統(tǒng)32、低碳混合醇分離子系統(tǒng)33、產(chǎn)品精制子系統(tǒng)34和低碳醇儲存子系統(tǒng)35，所述的原料氣組分調(diào)控子系統(tǒng)30與甲烷富集分離與深冷液化系統(tǒng)3的lng儲存子系統(tǒng)29出口相連。
所述的連續(xù)加壓穩(wěn)態(tài)進(jìn)料子系統(tǒng)5包括依次相連的原料儲倉9、可控進(jìn)料粉碎器10、一體式循環(huán)氣干燥器11、進(jìn)料緩沖器12和機(jī)械氣力耦合式粉煤給料裝置13，所述的機(jī)械氣力耦合式粉煤給料裝置13與煤快速加壓熱裂解反應(yīng)子系統(tǒng)6相連通。
所述的煤快速加壓熱裂解反應(yīng)子系統(tǒng)6包括依次相連的自上而下相連通且可實現(xiàn)內(nèi)部物料、能量耦合的粉煤恒溫-加壓-催化加氫快速熱裂解反應(yīng)區(qū)14，混合流體控溫區(qū)15、渦旋流場傳遞區(qū)16、混合流體整流區(qū)17和循環(huán)顆粒二次裂解制取富氫氣體反應(yīng)區(qū)18，所述的渦旋流場傳遞區(qū)16與煤快速加壓熱裂解反應(yīng)子系統(tǒng)6的機(jī)械氣力耦合式粉煤給料裝置13相連，粉煤恒溫-加壓-催化加氫快速熱裂解反應(yīng)區(qū)14的富甲烷合成氣出口與顆粒篩分子系統(tǒng)7相連，顆粒篩分子系統(tǒng)7的氣體出口與甲烷富集分離與深冷液化系統(tǒng)3的洗滌凈化子系統(tǒng)24相連，顆粒篩分子系統(tǒng)7下端出口經(jīng)循環(huán)顆?？刂品至髯酉到y(tǒng)8返回循環(huán)顆粒二次裂解制取富氫氣體反應(yīng)區(qū)18用于制備富氫合成氣。
所述的顆粒篩分子系統(tǒng)7對粒徑為50～600μm的惰性顆粒與固定碳含量為60～80wt％、粒徑＜50μm的富碳顆粒進(jìn)行分級、分段、分類循環(huán)返料。
所述的循環(huán)顆?？刂品至髯酉到y(tǒng)8通過內(nèi)置多通道顆粒循環(huán)裝置與外置分級、分段返料系統(tǒng)的耦合，基于反應(yīng)器內(nèi)局部射流構(gòu)型形成循環(huán)通量1000～5000kg/m2·s的高倍率顆粒循環(huán)與10-20mj/m2·s的熱通量，在1～10ms、103～105k/s的升溫速率下，將粉煤瞬時加熱至500～700℃的熱解溫度。
所述的油氣分流子系統(tǒng)36所輸出的富甲烷合成氣組成為co30～41vol％，h26～30vol％ch48～30vol％，cmhn0.1～0.2vol％co218～27vol％，n22～5vol％。
所述的循環(huán)顆?？刂品至髯酉到y(tǒng)8中采用水蒸汽、co2、合成氣、空氣、富氧氣或純氧中的一種或兩種以上按任意比例配制成的活化氣對捕獲的惰性顆粒進(jìn)行活化，通過活化氣增加惰性顆粒內(nèi)部中孔、微孔的數(shù)量、改善顆粒內(nèi)部孔道結(jié)構(gòu)與表面活性位點；
所述的粉煤快速加壓熱裂解反應(yīng)子系統(tǒng)6操作壓力為3.0～7.0mpa，循環(huán)顆粒二次裂解制取富氫氣體反應(yīng)區(qū)18反應(yīng)溫度范圍是950～1200℃，粉煤恒溫-加壓-催化加氫快速熱裂解反應(yīng)區(qū)14反應(yīng)溫度范圍是500～700℃。
所述的原料氣組分調(diào)控子系統(tǒng)30輸出的低碳醇合成原料氣氫碳比h2/co＝2.10～4.8；
所述的低碳醇合成系統(tǒng)4最終輸出的產(chǎn)品組成為：甲醇30～75wt％、乙醇8～13wt％、丙醇2～10wt％、丁醇/異丁醇5～15wt％、c+5醇2～5wt％。
本發(fā)明的輕油收率為10～25wt％；循環(huán)顆粒二次裂解制氫單元包括顆粒升溫活化區(qū)、初級裂解反應(yīng)區(qū)、深度裂解反應(yīng)區(qū)；
參見圖1，本發(fā)明煤制lng聯(lián)產(chǎn)低碳醇、燃料油品的方法包括以下步驟：
首先，同步制取富甲烷合成氣與輕質(zhì)煤焦油系統(tǒng)1中原料儲倉9中的原料煤經(jīng)可控進(jìn)料粉碎器10粉碎為粒徑為10～1000μm的粉煤顆粒，再通過一體式循環(huán)氣干燥器11干燥至含水率低于2.0wt％的煤粉進(jìn)入進(jìn)料緩沖器12，之后通過機(jī)械氣力耦合式粉煤給料裝置13輸送至粉煤快速加壓熱裂解反應(yīng)子系統(tǒng)6的渦旋流場傳遞區(qū)16，自循環(huán)顆粒二次裂解制取富氫氣體反應(yīng)區(qū)18而來的富氫高溫氣-固混合熱載體與通過內(nèi)置多通道返料系統(tǒng)返回的惰性顆粒在混合流體整流區(qū)17均勻混合后溫度降低為600℃左右，繼續(xù)上行進(jìn)入渦旋流場傳遞區(qū)16與新鮮煤粉混合后高速上行進(jìn)入混合流體控溫區(qū)15完成快速傳熱，煤粉被加熱至預(yù)定的熱解溫度550～600℃后再繼續(xù)上行進(jìn)入粉煤恒溫-加壓-催化加氫快速熱裂解反應(yīng)區(qū)14進(jìn)行熱解；
其次，煤粉顆粒在同步制取富甲烷合成氣與輕質(zhì)煤焦油系統(tǒng)1中一步法轉(zhuǎn)化為由焦油蒸汽、甲烷、co、h2、co2及少量其他組分所組成的粗合成氣，粗合成氣中不同屬性的顆粒通過顆粒篩分子系統(tǒng)7捕集后再通過循環(huán)顆?？刂品至髯酉到y(tǒng)8分級、分段、分類返回粉煤快速加壓熱裂解反應(yīng)子系統(tǒng)6不同反應(yīng)區(qū)域，其中富碳顆粒循環(huán)返回循環(huán)顆粒二次裂解制取富氫氣體反應(yīng)區(qū)18用于制備富氫合成氣，用以作為粉煤恒溫-加壓-催化加氫快速熱裂解反應(yīng)區(qū)14加氫熱解的氫源，同步制取富甲烷合成氣與輕質(zhì)煤焦油系統(tǒng)1輸出的產(chǎn)品分別為液態(tài)的優(yōu)質(zhì)中低溫煤焦油、氣態(tài)的富甲烷合成氣；
然后，由粉煤快速加壓熱裂解反應(yīng)子系統(tǒng)6的粉煤恒溫-加壓-催化加氫快速熱裂解反應(yīng)區(qū)14的產(chǎn)物經(jīng)顆粒篩分子系統(tǒng)7后送入油氣分流子系統(tǒng)36，油氣分流子系統(tǒng)分流出的低溫煤焦油進(jìn)入下游的煤焦油深度轉(zhuǎn)化系統(tǒng)2的煤焦油預(yù)處理子系統(tǒng)19中除塵、脫水、脫鹽凈化后進(jìn)入原料油餾分切割子系統(tǒng)20將凈化煤焦油切割成輕餾分油、中餾分油、重餾分油；不同餾程的餾分油再進(jìn)入后續(xù)餾分油加氫提質(zhì)子系統(tǒng)21最終轉(zhuǎn)化為高附加值的清潔燃料油品、精細(xì)化工產(chǎn)品送往油品儲存子系統(tǒng)23；
經(jīng)中低溫煤焦油回收、除塵凈化處理后的富甲烷合成氣由油氣分流子系統(tǒng)36至甲烷富集分離與深冷液化系統(tǒng)3的洗滌凈化子系統(tǒng)24去除合成氣中的co2、h2s、cos等酸性氣體雜質(zhì)后進(jìn)入分子篩吸附子系統(tǒng)25深度凈化脫除合成氣中的ch3oh、h2o、co2等微量雜質(zhì)，得到主要成分為h2、co、ch4的富甲烷凈化合成氣，富甲烷凈化合成氣再進(jìn)入后續(xù)的輕組分凈化分離子系統(tǒng)26、甲烷分離提純子系統(tǒng)27及深冷液化子系統(tǒng)28，最終產(chǎn)出的甲烷濃度＞97vol％lng產(chǎn)品送往lng儲存子系統(tǒng)29；
最后，甲烷富集分離與深冷液化系統(tǒng)3的lng儲存子系統(tǒng)29輸出的脫ch4合成氣再進(jìn)入下游低碳醇合成系統(tǒng)4的原料氣組分調(diào)控子系統(tǒng)30將合成氣中的氫碳比調(diào)節(jié)至2.10～4.8，調(diào)整氫碳比之后的合成氣再進(jìn)入原料氣凈化子系統(tǒng)31脫除co2、h2o等雜質(zhì)，輸出的合格原料氣再進(jìn)入低碳醇合成反應(yīng)子系統(tǒng)32，低碳醇合成反應(yīng)子系統(tǒng)32生產(chǎn)的低碳混合醇依次經(jīng)低碳混合醇分離子系統(tǒng)33、產(chǎn)品精制子系統(tǒng)34后再送往低碳醇儲存子系統(tǒng)35。