專利名稱：一種煤炭地下氣化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤炭氣化領(lǐng)域，尤其涉及一種煤炭地下氣化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
世界一次能源(煤炭、石油、天然氣等)儲(chǔ)量結(jié)構(gòu)中，煤炭占75%，是世界上最豐富的化石燃料。但是隨著人類對(duì)能源的需求的不斷增長(zhǎng)，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和主要能源的日益消耗，煤炭將因其儲(chǔ)量豐富、成本低廉的優(yōu)勢(shì)再次逐漸受到應(yīng)有的重視。然而，傳統(tǒng)的煤炭開采、加工、使用方法，導(dǎo)致煤炭安全事故頻出，C02大量排放，人類賴以生存的環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞，而且煤炭資源的綜合利用率很低。因此，開發(fā)新型煤化工技術(shù)，改變傳統(tǒng)的煤炭開采和使用方式，高效、清潔、安全地利用包括褐煤在內(nèi)的豐富煤炭資源，合理的處理煤炭資源燃燒產(chǎn)生的二氧化碳等問題5)起人們的廣泛關(guān)注。
煤炭地下氣化作為 一種煤化工新技術(shù)，直接將處于地下的煤炭進(jìn)行有控制地燃燒，通過對(duì)煤的熱作用及化學(xué)作用產(chǎn)生粗合成氣，集建井、采煤、轉(zhuǎn)化工藝為一體的煤炭開發(fā)技術(shù)，特別適用于用常規(guī)方法不可采或開采不經(jīng)濟(jì)的煤層，以及煤礦的二次或多次復(fù)采，其中具體實(shí)施方式
為
先將氣化通道的注氣井一端點(diǎn)燃，然后在氣化通道注氣井的另一端鼓入氣化劑(空氣、氧氣、水蒸氣等)，煤層氣化過程中按溫度及化學(xué)反應(yīng)的不同在氣化通道中形成氧化、還原、干燥干餾等三個(gè)反應(yīng)帶，經(jīng)過這三個(gè)反應(yīng)帶后，在產(chǎn)氣井產(chǎn)出主要含有CO、 H2、 CH4、 C02等氣體成分的粗合成氣。雖然煤炭地下氣化具有很多優(yōu)勢(shì)，但是仍存在如下問題
(1)需要大量的氣化劑為煤層的氣化提供條件；
5(2)對(duì)產(chǎn)生的合成氣進(jìn)行分離和利用。
而世界各國(guó)相繼發(fā)展的煤基能源化工產(chǎn)品多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)實(shí)際是以煤炭為原料，通過多種煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)有機(jī)集成在一起，同時(shí)獲得多種高附加值的化工產(chǎn)品(脂肪烴、芳香烴等)、多種潔凈的二次能源(氣體燃料、液體燃料、電等)及其它產(chǎn)品，在一定程度上達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)的資源利用、總體生產(chǎn)效益的最大化和污染物排放的最小化。在這樣一個(gè)系統(tǒng)中，電力生產(chǎn)以及供熱作為系統(tǒng)基本目的，而所產(chǎn)生的煤氣則依據(jù)不同的條件和需求，可以用于其他不同的用途。通過對(duì)熱、電以及煤氣為原料的其他生產(chǎn)工藝的優(yōu)化集成，實(shí)現(xiàn)煤炭高效低污染的利用。
目前，煤炭地下氣化雖已證實(shí)技術(shù)和工程的可行性，但現(xiàn)有的煤炭地下氣化技術(shù)，無論哪種技術(shù)模式都不成熟，在現(xiàn)有技術(shù)中地下氣化產(chǎn)品延伸開發(fā)技術(shù)和生產(chǎn)裝置落后，下游產(chǎn)品大多設(shè)計(jì)在初級(jí)化工原料階段，產(chǎn)品延伸開發(fā)力度小、檔次低、品種少、規(guī)模小、竟?fàn)幜Φ?，?yán)重影響著煤炭地下氣化的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。而目前的多聯(lián)產(chǎn)工藝主要是針對(duì)常規(guī)的氣化技術(shù)，沒有充分考慮煤炭地下氣化需要部分疏干煤層附近的地下水、產(chǎn)氣熱值不穩(wěn)定、氣化后存在很大燃空區(qū)等特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供了 一種地下氣化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)和方法，為煤炭的地下氣化生產(chǎn)提供了 一套環(huán)保節(jié)能的能源系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明實(shí)施例所述提供的一種煤炭地下氣化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，包括
煤炭地下氣化子系統(tǒng)，用于在氣化點(diǎn)火后將氣化劑注入氣化通道，使所述氣化劑與氣化通道中的煤層發(fā)生氣化反應(yīng)生成合成氣，并將所述粗合成氣導(dǎo)入熱值及組分調(diào)節(jié)子系統(tǒng)；
熱值及組分調(diào)節(jié)子系統(tǒng)，用于重整合成氣的組分及熱值，并將重整后的合成氣作為原料氣送入化工生產(chǎn)子系統(tǒng)；化工生產(chǎn)子系統(tǒng)、用于利用熱值及組分調(diào)節(jié)子系統(tǒng)發(fā)送來的合成氣生成化
工產(chǎn)品。
一種煤炭地下氣化多聯(lián)產(chǎn)的方法，包括
在氣化點(diǎn)火后將氣化劑注入氣化通道與煤層接觸，使得煤層與氣化劑發(fā)生反應(yīng)生成合成氣；
重整所述合成氣的組分及熱值；
利用組分及熱值進(jìn)行重整后的合成氣進(jìn)行化工產(chǎn)品生產(chǎn)。本發(fā)明實(shí)施例將地下氣化生成的合成氣通過凈化子系統(tǒng)、熱值及組分調(diào)節(jié)子系統(tǒng)、化工生產(chǎn)子系統(tǒng)、發(fā)電子系統(tǒng)，使得所述合成氣能夠合理有效的得到利用，另外還將污染環(huán)境的廢氣、廢渣和廢水進(jìn)行再次利用減小對(duì)環(huán)境的污染。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例一種煤炭地下氣化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)示意圖；圖1A為本發(fā)明實(shí)施例一種煤炭地下氣化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中煤炭地下氣化子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖2為本發(fā)明實(shí)施例一種煤炭地下氣化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中凈化子設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明實(shí)施例中的熱值及組分調(diào)節(jié)子系統(tǒng)對(duì)合成氣進(jìn)行熱值和組分調(diào)節(jié)的工藝流程圖
圖4為本發(fā)明實(shí)施例生產(chǎn)曱醇或曱烷的工藝流程圖5為本發(fā)明實(shí)施例一種煤炭地下氣化多聯(lián)產(chǎn)的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明實(shí)施例所提供一種地下氣化多聯(lián)產(chǎn)能源系統(tǒng)主要包括煤炭地下氣化子系統(tǒng)，用于在氣化點(diǎn)火后將氣化劑注入氣化通道，使所述氣化劑與氣化通道中的煤層發(fā)生氣化反應(yīng)生成合成氣，并將所述粗合成氣導(dǎo)入熱值及組分調(diào)節(jié)子系統(tǒng)；熱值及組分調(diào)節(jié)子系統(tǒng)，用于重整合成氣的組分及熱值，并將重整后的合成氣作為原料氣送入化工生產(chǎn)子系統(tǒng)；化工生產(chǎn)子系統(tǒng)、用于利用熱值及組分調(diào)節(jié)子系統(tǒng)發(fā)送來的合成氣生成化工產(chǎn)品。
下面結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說明。
如圖l所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種煤炭地下氣化產(chǎn)品的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括煤炭地下氣化子系統(tǒng)101、熱值及組分調(diào)節(jié)子系統(tǒng)102、化工生產(chǎn)子系統(tǒng)103、發(fā)電子系統(tǒng)104:
煤炭地下氣化子系統(tǒng)101，在煤炭氣化點(diǎn)火后將氣化劑注入該煤炭地下氣化子系統(tǒng)IOI的氣化通道中，所述氣化劑與氣化通道中的煤層充分反應(yīng)生成合成氣，將所述合成氣導(dǎo)入熱值及組分調(diào)節(jié)子系統(tǒng)102。
熱值及組分調(diào)節(jié)子系統(tǒng)102、用于重整合成氣的組分及熱值，根據(jù)下游工業(yè)的生產(chǎn)要求將重整后的合成氣導(dǎo)入化工生產(chǎn)子系統(tǒng)103;
另外為了減少C02的排放，該熱值及組分調(diào)節(jié)子系統(tǒng)還將從合成氣中分離出的部分C02導(dǎo)入煤炭地下氣化子系統(tǒng)101中；
化工生產(chǎn)子系統(tǒng)103、用于利用熱值及組分調(diào)節(jié)子系統(tǒng)發(fā)送來的合成氣生成化工產(chǎn)品。
為了不污染環(huán)境和防止地面坍塌，還將產(chǎn)生的廢渣回填到煤炭地下氣化子系統(tǒng)101煤層燃燒后留下的燃空區(qū)中。
為了提供生成的合成氣的利用率，減少環(huán)境污染，本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種煤炭地下氣化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)還包括發(fā)電子系統(tǒng)104:
發(fā)電子系統(tǒng)104,利用熱值及組分調(diào)節(jié)子系統(tǒng)102發(fā)送來的原料氣進(jìn)行發(fā)電。
本發(fā)明實(shí)施例中的發(fā)電子系統(tǒng)可以為燃?xì)夂驼羝?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，燃?xì)廨啓C(jī)以熱值及組分調(diào)節(jié)子系統(tǒng)102發(fā)送來的氣化煤氣為燃料，蒸汽輪機(jī)則利用燃?xì)廨啓C(jī)排氣產(chǎn)生的水蒸氣和/或化工生產(chǎn)子系統(tǒng)103蒸汽管網(wǎng)中的高壓蒸汽進(jìn)行發(fā)電，所述高壓蒸汽冷卻之后導(dǎo)回到煤炭地下氣化子系統(tǒng)中，其中蒸汽輪
8為了有效的利用系統(tǒng)中的資源，以及環(huán)境保護(hù)所述化工生產(chǎn)子系統(tǒng)103還 用于利用化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的余熱加熱整個(gè)系統(tǒng)中的廢水和廢氣，生成 不同壓力等級(jí)的蒸汽，然后將生成的蒸汽送入蒸汽管網(wǎng)，高壓蒸汽通入發(fā)電子 系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電，中壓蒸汽通入熱值及組分調(diào)節(jié)子系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)合成氣組分工 段，低壓蒸汽作為地下氣化氣化劑通入到地下氣化子系統(tǒng)；
在本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種煤炭地下氣化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，各子系統(tǒng)之間 通過導(dǎo)氣管道連接。
如圖1A所示的，在本發(fā)明實(shí)施例所述的煤炭地下氣化子系統(tǒng)101還包括 煤炭地下氣化設(shè)備101A和凈化設(shè)備101B:
煤炭地下氣化設(shè)備IOIA，用于向氣化通道中導(dǎo)入氣化劑，使得煤層能充 分反應(yīng)生成粗合成氣，并將生成的粗合成氣導(dǎo)入凈化設(shè)備101B中。
凈化設(shè)備IOIB，用于除去所述粗合成氣中的灰分、硫、氧、氯、重金屬 等雜質(zhì)，并將該子系統(tǒng)產(chǎn)生的廢渣回填到煤層燃燒后的燃空區(qū)中。
另外，為了保證地下氣化反應(yīng)的順利進(jìn)行，在氣化點(diǎn)火之前所述煤炭地下 氣化設(shè)備IOIA還用于排出氣化通道中的水，并對(duì)煤層進(jìn)行部分疏干處理，其 中疏干處理的水量為煤層含水量與氣化所需水量的差值；
進(jìn)一步，煤炭地下氣化設(shè)備IOIA還將上述過程中得到的水以及煤層氣化 反應(yīng)過程中排出的水導(dǎo)入凈化設(shè)備101B和/或化工生產(chǎn)子系統(tǒng)103。
另外，在煤炭地下氣子系統(tǒng)101中有三個(gè)反應(yīng)區(qū)域，具體包括
在點(diǎn)火后氣化劑由進(jìn)氣孔持續(xù)導(dǎo)入系統(tǒng)中，在該子系統(tǒng)的氣化通道內(nèi)氣化 劑與煤接觸，迅速發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生大量的熱，這一區(qū)域-故稱為氧化區(qū)，主 要氧化反應(yīng)包括
C+02 —C02 +394.1kJ/mol 2C+02—2C0 +231.4kJ/mol 2CO+02 — 2C02 +571.2kJ/mo1在本發(fā)明是實(shí)施例中，可以根據(jù)所需煤氣的用途及"^支術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)采用不同 的氣化劑，氣化劑可以是空氣(或富氧、純氧)、水蒸氣(或氫氣、二氧化碳), 如空氣-水蒸汽、富氧-水蒸汽、純氧-水蒸汽、純氧-二氧化石友或氬氣等。
隨著氧化反應(yīng)的發(fā)生，氧氣慢慢耗盡，進(jìn)入還原區(qū)(該區(qū)域中的反應(yīng)溫度
為600~ 1200°C )，在該區(qū)域中二氧化碳(包括氧化區(qū)生成的C02和外界注入 的C02)與熱焦接觸，被還原成一氧化碳；水蒸汽與熱焦反應(yīng)，生成一氧化碳 和氫氣，主要還原反應(yīng)包括
C+C02 —2CO -162.4kJ/mol C+H20 — CO+H2 - 135.0 kJ/mo1 CO+H20 — C02+H2 + 38.4kJ/mol C+2H2 4 CH4 + 84.3 kJ/mo1
還原反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，該吸熱反應(yīng)使氣化通道溫度降低，當(dāng)溫度降低到不 能再進(jìn)行上述還原反應(yīng)時(shí)(溫度<600"),還原區(qū)的氣化反應(yīng)結(jié)束；
由于溫度在150-200。C時(shí)，吸附在煤中的曱烷、二氧化碳和氮?dú)獾葰怏w析 出；200。C以上時(shí)發(fā)生有機(jī)質(zhì)分解，300。C左右會(huì)發(fā)生熱解反應(yīng)，生成大量的揮 發(fā)物(煤氣及焦油)，在這一區(qū)域可以析出干餾煤氣因此被稱為干餾干燥區(qū)。
經(jīng)過上述三個(gè)反應(yīng)區(qū)后，煤炭地下氣化子系統(tǒng)101中形成的產(chǎn)物主要為可 燃組分(CO、 H2、 CH4等)的煤氣。
如圖2所示，在合成氣凈化設(shè)備101B中還包括緩沖罐201、旋風(fēng)分離器 202、洗氣塔203、電捕焦油器204、焦炭過濾器205、脫石克塔206，粗合成氣 通過凈化設(shè)備101B進(jìn)行氣體凈化處理的工藝流程包括
從煤炭地下氣化設(shè)備101A導(dǎo)出的粗合成氣依次進(jìn)入凈化設(shè)備101B的緩 沖罐201、旋風(fēng)分離器202和洗氣塔203,其中緩沖罐201用于分離粗合成氣 中大顆粒的雜質(zhì)，并通過緩沖罐的緩沖作用初步穩(wěn)定合成氣的壓力和流量，緩 沖后的煤氣經(jīng)減壓閥減至常壓后進(jìn)入旋風(fēng)分離器202進(jìn)行一級(jí)除塵；灰塵在離 心力的作用下落至分離器底部經(jīng)排灰管排出，經(jīng)粗除塵的氣體自旋風(fēng)分離器中心管引出，進(jìn)入洗氣塔203,進(jìn)入洗氣塔203的氣體與洗氣塔203上部多個(gè)噴 頭噴灑出來的循環(huán)水逆流接觸，進(jìn)行降溫除塵。然后合成氣被導(dǎo)入電捕焦油器 204除去焦油，通過焦炭過濾器205除去重金屬，最后進(jìn)入脫硫塔206進(jìn)行脫 硫，得到含雜質(zhì)較少的合成氣。
如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例中的熱值及組分調(diào)節(jié)子系統(tǒng)102對(duì)合成氣進(jìn)行 熱值和組分調(diào)節(jié)的工藝流程包括
合成氣凈化后，才艮據(jù)熱值的不同進(jìn)入不同熱值范圍的氣柜中得到生產(chǎn)下游 化工產(chǎn)品所需的合成氣以及發(fā)電所需熱值范圍的合成氣，并將用于發(fā)電的合成 氣導(dǎo)入發(fā)電子系統(tǒng)；
為了便于化工生產(chǎn)子系統(tǒng)的產(chǎn)品生產(chǎn)，熱值及組分調(diào)節(jié)子系統(tǒng)102還將生 產(chǎn)化工產(chǎn)品的合成氣做進(jìn)一步的處理，首先通過耐^ii變換調(diào)節(jié)合成氣中的氫碳 比，然后通過脫碳工段調(diào)節(jié)合成氣的氣液比，最終輸出達(dá)到下游工業(yè)生產(chǎn)熱值 以及組分要求的原料氣。
如圖4所示，如果下游化工產(chǎn)品為曱醇或甲烷，則化工生產(chǎn)子系統(tǒng)103生 產(chǎn)甲醇或曱烷的生產(chǎn)工藝流程包括
將合成氣壓縮到10-13MPa并進(jìn)行油分后，在甲醇塔中的甲觸媒上合成 曱醇，從曱醇塔中導(dǎo)出的合成氣經(jīng)過換熱后冷卻，分離出粗甲醇，換熱過程中 使用得到的余熱用于生產(chǎn)蒸汽，送入蒸汽管網(wǎng)，分離出曱醇后的馳放氣可以進(jìn) 入曱烷化爐反應(yīng)生產(chǎn)曱烷。
如圖5所示，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種煤炭地下氣化多聯(lián)產(chǎn)的方法，具體 包括
步驟501,在點(diǎn)火后將氣化劑注入氣化通道與氣化通道中的煤層接觸，使 得煤層與氣化劑充分反應(yīng)生成合成氣；
為了保證地下氣化反應(yīng)的順利進(jìn)行，在氣化點(diǎn)火之前進(jìn)一步包括排出氣 化通道中的水，并對(duì)所述煤層進(jìn)行部分疏干處理，其中疏干處理的水量為煤層 含水量與氣化所需的水量的差值，將得到的水用于化工生產(chǎn)和/或合成氣的凈化。
在點(diǎn)火后將氣化劑由進(jìn)氣孔導(dǎo)入氣化通道中，在該子系統(tǒng)的氣化通道內(nèi)氣 化劑與煤接觸，迅速發(fā)生氧化反應(yīng)，并產(chǎn)生大量的熱。
其中，在選用氣化劑時(shí)可以根據(jù)所需煤氣的用途以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)采用不 同的氣化劑，氣化劑可以是空氣(或富氧、純氧)、水蒸氣(或氫氣、二氧化 碳)，如空氣-水蒸汽、富氧-水蒸汽、純氧-水蒸汽、純氧-二氧化)碳或氫氣等。
隨著氧化反應(yīng)的發(fā)生，氧氣慢慢耗盡，進(jìn)入還原區(qū)(該區(qū)域中的反應(yīng)溫度
為600~ 1200°C )，在該區(qū)域中二氧化碳(包括氧化區(qū)生成的C02和合成氣在 后續(xù)處理中分離出來的C02 )與熱焦接觸，被還原成一氧化>^友；水蒸汽與熱焦 反應(yīng)，生成一氧化-友和氫氣，
還原反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，該吸熱反應(yīng)使氣化通道溫度降低，當(dāng)溫度降低到不 能再進(jìn)行上述還原反應(yīng)時(shí)(溫度〈60(TC)，還原區(qū)的氣化反應(yīng)結(jié)束；
由于溫度在150 200。C時(shí)，吸附在煤中的曱烷、二氧化碳和氮?dú)獾葰怏w析 出；200。C以上時(shí)發(fā)生有機(jī)質(zhì)分解，300。C左右會(huì)發(fā)生熱解反應(yīng)，生成大量的揮 發(fā)物(煤氣及焦油)，在這一區(qū)域可以析出干餾煤氣因此被稱為干餾干燥區(qū)。
經(jīng)過上述三個(gè)反應(yīng)區(qū)后，氣化通道中形成的產(chǎn)物主要為可燃組分(CO、 H2、 CH4等)的煤氣。
為了保證合成氣的有效利用和化工產(chǎn)品的生產(chǎn)，本發(fā)明實(shí)施例所提供的方 法還可以包括步驟502:
步驟502,對(duì)所述合成氣進(jìn)行凈化處理，除去合成氣中的灰分、硫、氧、 氯、重金屬等雜質(zhì)。
步驟503,重整合成氣的組分及熱值，重整后的合成氣作為化工生產(chǎn)的原 料氣和/或發(fā)電工業(yè)的原料氣；
其中重整所述合成氣的組分及熱值包括
首先根據(jù)所述合成氣的不同熱值將所述合成氣存放到對(duì)應(yīng)熱值范圍的氣 拒中；
12然后根據(jù)化工生產(chǎn)的需求將用于化工生產(chǎn)的合成氣依次通過耐硫變換和 脫碳工段調(diào)節(jié)合成氣氫碳比和氣液比。
步驟504，利用組分及熱值進(jìn)行重整后的合成氣進(jìn)行化工產(chǎn)品生產(chǎn)和/或發(fā)電。
在本發(fā)明實(shí)施例所提供的方法中，根據(jù)生成的合成氣的量以及工業(yè)應(yīng)用的 需要可以有選擇性的將合成氣用于化工生產(chǎn)和/或發(fā)電。
在化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，還利用生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的余熱加熱氣化通道中 排出的水，并得到不同壓力等級(jí)的蒸汽，將不同等級(jí)的蒸汽送入蒸汽管網(wǎng)，高 壓蒸汽通入發(fā)電設(shè)備用于發(fā)電，中壓蒸汽作為正常工作所需的蒸汽熱值及組分 調(diào)節(jié)時(shí)作為耐硫變換工段的正常工作所需的蒸汽，低壓蒸汽作為地下氣化氣化
劑通入氣化通道，產(chǎn)生的廢渣回填到煤層燃燒后余下的燃空區(qū)中。
另外，本發(fā)明實(shí)施例利用合成氣進(jìn)行發(fā)電時(shí)，利用燃?xì)夂驼羝?lián)合循環(huán)發(fā) 電，其中燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)的工作流程包括
所述燃?xì)廨啓C(jī)以合成氣中的氣化煤氣為燃料進(jìn)行發(fā)電；
蒸汽輪機(jī)則利用燃?xì)廨啓C(jī)排氣產(chǎn)生的水蒸氣和/或化工生產(chǎn)過程中的余熱 所形成的高壓蒸汽進(jìn)行發(fā)電。
在本發(fā)明實(shí)施例所提供的方法中，還將重整合成氣的組分及熱值時(shí)候分離 出的C02氣體或化工生產(chǎn)中產(chǎn)生的C02氣體導(dǎo)入氣化通道中，其中該C02氣 體分別用于
將所述C02氣體作為氣化劑返回氣化通道，與炙熱的煤層發(fā)生反應(yīng)轉(zhuǎn)化 成一氧化碳；
另外，在煤炭地下氣化結(jié)束時(shí)，將一定量的C02氣體封存到燃燒區(qū)形成 的空腔中，這樣大大減少了二氧化碳?xì)怏w的排放。
利用本發(fā)明實(shí)施例所提供的方法和系統(tǒng)在保證地下氣化順利進(jìn)行的同時(shí)， 還通過抽取的地下水作為發(fā)電或工業(yè)生產(chǎn)的用水來源；另外發(fā)電或工業(yè)生產(chǎn)過級(jí)的蒸汽管網(wǎng)，進(jìn)行合理利用。
在合成氣凈化過程中脫碳產(chǎn)生的co2可以作為煤炭地下氣化的氣化劑提 高一氧化碳的生成量或者將C02封存于地下氣化產(chǎn)生的燃空區(qū)內(nèi)，大大減少溫
室氣體排放。
廢渣可以回填到地下，既環(huán)保還可以防止地表塌陷； 系統(tǒng)中的廢水可以被整個(gè)工段產(chǎn)生的余熱或者鍋爐加熱變?yōu)樗魵?，分別 用于發(fā)電、地下氣化氣化劑、驅(qū)動(dòng)透平進(jìn)行空分等。
員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出其它的實(shí)施方式，同樣屬于本發(fā)明的技術(shù)創(chuàng)新范
明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及 其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種煤炭地下氣化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，包括煤炭地下氣化子系統(tǒng)，用于在氣化點(diǎn)火后將氣化劑注入氣化通道，使所述氣化劑與氣化通道中的煤層發(fā)生氣化反應(yīng)生成合成氣，并將所述粗合成氣導(dǎo)入熱值及組分調(diào)節(jié)子系統(tǒng)；熱值及組分調(diào)節(jié)子系統(tǒng)，用于重整合成氣的組分及熱值，并將重整后的合成氣作為原料氣送入化工生產(chǎn)子系統(tǒng)；化工生產(chǎn)子系統(tǒng)，用于利用熱值及組分調(diào)節(jié)子系統(tǒng)發(fā)送來的合成氣生成化工產(chǎn)品。
2、 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括發(fā)電子系統(tǒng)，利用熱值及組分調(diào)節(jié)子系統(tǒng)發(fā)送來的合成氣進(jìn)行發(fā)電。
3、 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述煤炭地下氣化子系統(tǒng)還包括煤炭地下氣化設(shè)備，用于向氣化通道中導(dǎo)入氣化劑，使得煤層能充分反應(yīng)生成粗合成氣，并將生成的粗合成氣導(dǎo)入凈化設(shè)備；凈化設(shè)備，用于除去所述粗合成氣中的雜質(zhì)，并將凈化后的合成氣導(dǎo)入熱值及組分調(diào)節(jié)子系統(tǒng)。
4、 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述煤炭地下氣化設(shè)備還用于在點(diǎn)火之前排出氣化通道中的水，并對(duì)所述煤層進(jìn)4亍部分疏干處理，其中疏干處理的水量為煤層含水量與氣化所需水量的差值；將得到的水導(dǎo)入凈化設(shè)備和/或化工生產(chǎn)子系統(tǒng)。
5、 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述熱值及組分調(diào)節(jié)子系統(tǒng)和化工生產(chǎn)子系統(tǒng)還用于將廢氣中的二氧化碳C02導(dǎo)入煤炭地下氣化子系統(tǒng)中；則所述煤炭地下氣化子系統(tǒng)將所述C02作為氣化劑，和/或?qū)⑺鯟02封存在煤層燃燒后形成的空腔中。
6、 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述熱值及組分調(diào)節(jié)子系統(tǒng) 在重整合成氣的組分及熱值時(shí)，包括根據(jù)所述合成氣的不同熱值將所述合成氣存放到對(duì)應(yīng)熱值范圍的氣柜中； 若是發(fā)送到化工生產(chǎn)子系統(tǒng)的合成氣則依次通過耐硫變換和脫碳工段調(diào) 節(jié)氬-炭比和氣液比。
7、 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述化工生產(chǎn)子系統(tǒng)還用于 利用化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的余熱加熱整個(gè)系統(tǒng)中產(chǎn)生的廢水，生成不同壓 力等級(jí)的蒸汽，并將生成的蒸汽送入蒸汽管網(wǎng)，其中高壓蒸汽送入發(fā)電子系統(tǒng)用于發(fā)電，中壓蒸汽送入熱值及組分調(diào)節(jié)子系統(tǒng) 用于合成氣的熱值及組分調(diào)節(jié)，低壓蒸汽作為氣化劑送入煤炭地下氣化子系 統(tǒng)。
8、 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電子系統(tǒng)包括燃?xì)廨?機(jī)和/或蒸汽輪機(jī)；所述燃?xì)廨啓C(jī)，以熱值及組分調(diào)節(jié)子系統(tǒng)發(fā)送來的氣化煤氣 為燃料進(jìn)行發(fā)電；所述蒸汽輪^L,利用燃?xì)廨哵/L排氣產(chǎn)生的水蒸氣電或化工生 產(chǎn)子系統(tǒng)生成高壓蒸汽進(jìn)行發(fā)電，其中蒸汽輪機(jī)的發(fā)電后排出的中壓或者低壓 蒸汽導(dǎo)入煤炭地下氣化子系統(tǒng)。
9、 一種煤炭地下氣化多聯(lián)產(chǎn)的方法，其特征在于，包括 在氣化點(diǎn)火后將氣化劑注入氣化通道與煤層接觸，使得煤層與氣化劑發(fā)生反應(yīng)生成合成氣；重整所述合成氣的組分及熱值；利用組分及熱值進(jìn)行重整后的合成氣進(jìn)行化工產(chǎn)品生產(chǎn)。
10、 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在重整所述合成氣的組分及 熱值之前進(jìn)一步包括對(duì)所述合成氣進(jìn)行凈化處理。
11、 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，還將組分及熱值進(jìn)行重整后 的合成氣用于發(fā)電。
12、 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在氣化點(diǎn)火之前進(jìn)一步包括排出氣化通道中的水，并對(duì)所述煤層進(jìn)行部分疏干處理，其中疏干處理的水量 為煤層含水量與氣化所需的水量的差值。
13、 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，將在重整合成氣的組分及熱 值和利用合成氣進(jìn)行化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的C02氣體導(dǎo)入氣化通道中，并將所 述co2氣體作為氣化劑與煤層反應(yīng)，或者將所述co2氣體封存到煤層燃燒后形成的空腔中。
14、 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述重整所述合成氣的組分 及熱值包括根據(jù)所述合成氣的不同熱值將所述合成氣存放到對(duì)應(yīng)熱值范圍的氣拒中； 若是發(fā)送到化工生產(chǎn)子系統(tǒng)的合成氣則依次通過耐硫變換和脫碳工段調(diào) 節(jié)氫,友比和氣液比。
15、 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在利用合成氣生產(chǎn)化工產(chǎn)品 的過程中還包括利用化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的余熱加熱整個(gè)煤炭氣化處理過程中產(chǎn)生 的廢水，并生成不同壓力等級(jí)的蒸汽；將生成的蒸汽送入蒸汽管網(wǎng)送入蒸汽管網(wǎng)的蒸汽，其中 高壓蒸汽用于發(fā)電，中壓蒸汽用于合成氣的熱值及組分調(diào)節(jié)，低壓蒸汽作為氣化劑通入氣化通道。
16、 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，利用合成氣進(jìn)行發(fā)電時(shí)利用 燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，其中所述燃?xì)廨啓C(jī)以合成氣中的氣化煤氣 為燃料進(jìn)行發(fā)電；所述蒸汽輪機(jī)則利用燃?xì)廨啓C(jī)排氣產(chǎn)生的水蒸氣進(jìn)行發(fā)電，
全文摘要
本發(fā)明公開了一種煤炭地下氣化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)和方法，所述系統(tǒng)包括煤炭地下氣化子系統(tǒng)，用于在氣化點(diǎn)火后將氣化劑注入氣化通道，使所述氣化劑與氣化通道中的煤層發(fā)生氣化反應(yīng)生成合成氣，并將所述粗合成氣導(dǎo)入熱值及組分調(diào)節(jié)子系統(tǒng)；熱值及組分調(diào)節(jié)子系統(tǒng)，用于重整合成氣的組分及熱值，并將重整后的合成氣作為原料氣送入化工生產(chǎn)子系統(tǒng)；化工生產(chǎn)子系統(tǒng)、用于利用熱值及組分調(diào)節(jié)子系統(tǒng)發(fā)送來的合成氣生成化工產(chǎn)品。利用本發(fā)明所提供的方法和系統(tǒng)能夠在節(jié)能且環(huán)保的條件下完成煤炭氣化多聯(lián)產(chǎn)過程。
文檔編號(hào)E21B43/00GK101509368SQ200910129219
公開日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2009年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月19日
發(fā)明者俊 李, 李金來, 甘中學(xué), 峰 陳 申請(qǐng)人:新奧科技發(fā)展有限公司