一种煤制甲醇、煤制醋酸过程减排CO2的联合装置的制作方法

本实用新型属于煤气化生产技术领域，涉及一种煤制甲醇、煤制醋酸联合装置，具体涉及一种煤制甲醇、煤制醋酸过程中减排CO₂并增产甲醇及醋酸的联合装置。

技术背景

在当前大型煤化工装置的生产运行过程中全部伴随着大量二氧化碳气体的放空，据不完全统计，年产能在50万吨的煤制甲醇、醋酸装置，每年二氧化碳气体平均排放量在230万吨以上。在我国乃至全球环境保护工作日益严峻的局面下，在煤化工行情持续低迷的形势中，尤其是在国内大型化工园区规模和数量持续增加的情况下，如何研发二氧化碳温室气体的减排及其综合利用技术、如何发挥工业园区的集群效应和资源整合利用优势显的尤为重要。

在绝大部分的煤化工装置工艺设计中，在酸脱装置中洗出的大量二氧化碳气体被作为废弃直接放空。在此过程中，二氧化碳在酸脱装置的直接放空会携带少量具有明显异味和毒性的硫化氢气体、甲醇，对人体健康、工作环境、生活环境具有较大的危害；而且，二氧化碳气体作为一种在工业和食品行业中应用广泛、经济价值较高的气体，直接排放不仅造成严重的资源浪费，同时也加剧了全球的温室效应现象。

在煤粉的加压气化中，均是利用氮气作为粉煤输送系统惰性保护气和输送气、气化炉的超高压反吹气和激冷气压缩机密封气和叶轮吹扫气，在此过程中利用氮气具有较大的缺点：(1)消耗大量的氮气需要空分提高自身负荷来提供，这会造成空分装置消耗上升和氮气资源的浪费；(2)大量氮气进入气化炉中，与合成气(主要为CO、H₂)发生反应生成大量的氨氮，加大了煤气化装置的初步水处理系统及下游污水系统的处理难度；(3)大量氮气进入合成气中会造成煤气化装置下游的甲醇合成装置驰放气放空燃烧量较大，导致大量有效煤气的浪费以及燃烧过程中产生的大量二氧化碳气体的放空；(4)低温甲醇洗所产生的二氧化碳气体大量放空，不仅造成了资源的浪费，而且污染环境、加剧了温室效应，不利于企业在经济新常态和日益紧迫的环保压力下实现企业减排增效、减亏增盈。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种煤制甲醇、煤制醋酸过程减排二氧化碳CO₂的联合装置，该装置实现了甲醇及醋酸生产过程中CO₂的减排和循环利用，减轻了由于企业大量二氧化碳放空造成的温室效应；该装置有效的将生产过程中的不合格原料进行回收利用，大大减少了不合格原料放空燃烧带来的浪费及环境污染，使企业未来在国家开启碳排放市场后处于有利地位。

本实用新型是通过以下技术方案实现的

一种煤制甲醇、煤制醋酸过程减排CO₂的联合装置，该装置包括煤制甲醇装置Ⅰ，煤制醋酸装置Ⅱ，连接煤制甲醇装置和煤制醋酸装置的CO₂连通管网，以及连接煤制甲醇装置和煤制醋酸装置的气体输送管道，所述的气体输送管道包括粗煤气输送管道、氢气H₂气体输送管道以及一氧化碳CO气体输送管道。

所述的煤制甲醇装置Ⅰ包括粉煤输送系统Ⅰa，壳牌气化炉Ⅰb，高温高压飞灰过滤器Ⅰc，CO变换装置Ⅰd，酸脱装置Ⅰe，甲醇合成装置，火炬系统，蒸汽加热炉，气化装置热风炉，硫回收装置，N₂/CO₂压缩机Ⅰf，超高压N₂/CO₂缓冲罐Ⅰg，激冷气压缩机Ⅰh和工业级液体CO₂生产装置Ⅰk；所述的粉煤输送系统Ⅰa的物料出口通过输送管道与壳牌气化炉Ⅰb的物料进口相连通，壳牌气化炉Ⅰb的合成气气体出口通过气体输送管道与高温高压飞灰过滤器Ⅰc的进口相连通，高温高压飞灰过滤器Ⅰc的气体出口通过气体输送管道与CO变换装置Ⅰd的气体进口相连通，所述的CO变换装置Ⅰd的气体出口与酸脱装置Ⅰe的气体进口通过气体输送管道相连通，所述的酸脱装置Ⅰe的H₂与CO混合气体的气体出口与甲醇合成装置的原料进口通过气体输送管道相连通，甲醇合成装置中的驰放气出口总管及总阀A0后引出四支支管，分别通过阀门A1及对应的管道与火炬系统的进口相连通、通过阀门A2及对应的管道与蒸汽加热炉的燃料气进口相连通、通过阀门A3及对应的管道与气化装置热风炉的燃料气进口相连通、通过阀门A4及对应的管道与硫回收装置的燃料气进口相连通；上述阀门中，所述的阀门A0为气动开关阀，所述的阀门A1、A2、A3、A4为压力控制阀；

所述的酸脱装置Ⅰe的CO₂气体出口与N₂/CO₂压缩机Ⅰf的CO₂气体进口通过输送管道相连通，N₂/CO₂压缩机Ⅰf高压CO₂气体出口R1与超高压N₂/CO₂缓冲罐Ⅰg气体进口通过输送管道相连通，所述的超高压N₂/CO₂缓冲罐Ⅰg的CO₂气体出口X1与三通管接头Ⅰ4相连通，所述的三通管接头Ⅰ4分别与管道支管B、管道支管C相连通，所述的管道支管B与粉煤输送系统Ⅰa相连通、所述的管道支管C与壳牌气化炉Ⅰb相连通；所述的超高压N₂/CO₂缓冲罐Ⅰg的CO₂气体出口X2通过气体输送管道与激冷气压缩机Ⅰh相连通；所述的超高压N₂/CO₂缓冲罐Ⅰg的CO₂气体出口X3通过气体输送管道与高温高压飞灰过滤器Ⅰc相连通；所述的N₂/CO₂压缩机Ⅰf还设有常压CO₂气体出口R2，所述的气体出口R2通过气体输送管道与工业级液体二氧化碳生产装置Ⅰk的进料口相连接。

所述的煤制醋酸装置Ⅱ包括粉煤输送系统Ⅱa、五环气化炉Ⅱb，一氧化碳CO变换装置Ⅱc，酸脱装置Ⅱd，CO深冷分离装置，中压CO压缩机，变压吸附氢气提浓装置，醋酸合成装置，火炬系统；N₂/CO₂压缩机Ⅱe，超高压N₂/CO₂缓冲罐Ⅱf，激冷气压缩机Ⅱg和工业级液体CO₂生产装置Ⅰk；所述的粉煤输送系统Ⅱa通过粉煤输送管道与五环气化炉Ⅱb连接，五环气化炉Ⅱb的合成气体的出口通过气体输送管道与CO变换装置Ⅱc的进口相连通，CO变换装置Ⅱc的气体出口通过气体输送管道与酸脱装置Ⅱd的进口相连接，所述酸脱装置Ⅱd的CO与H₂混合气体的出口通过气体输送管道与CO深冷分离装置的气体进口相连通，CO深冷分离装置的CO气体出口通过气体输送管道与中压CO压缩机相连通，中压CO压缩机的合格CO气体出口Y1通过气体输送管道与醋酸合成装置的进料口相连通，醋酸合成装置的驰放气出口通过气体输送管道与火炬系统的进料口相连通；中压CO压缩机的不合格CO气体出口Y2通过一氧化碳CO气体输送管道与甲醇合成装置的进料口相连通；CO深冷分离装置的富氢气气体出口通过气体输送管道与变压吸附氢气提浓装置(PSA装置)的气体进口相连接，PSA装置的合格H₂气体出口Z1通过气体输送管道与乙二醇合成装置的进料口相连通，PSA装置的不合格H₂气体出口Z2通过氢气H₂气体输送管道与甲醇合成装置的进料口相连接；

所述的酸脱装置Ⅱd的CO₂气体出口通过气体输送管道与N₂/CO₂压缩机Ⅱe的CO₂气体进口相连通，N₂/CO₂压缩机Ⅱe的高压CO₂气体出口T1通过气体输送管道与超高压N₂/CO₂缓冲罐Ⅱf的进口相连通，所述超高压N₂/CO₂缓冲罐Ⅱf的CO气体出口S1与三通管接头Ⅱ4相连通，所述的三通管接头Ⅱ4分别与管道支管M、管道支管N相连接，所述的管道支管M与粉煤输送系统Ⅱa相连通，所述的管道支管N通过气体输送管道与五环气化炉Ⅱb相连通；所述超高压N₂/CO₂缓冲罐Ⅱf的CO气体出口S2通过气体输送管道与激冷气压缩机Ⅱg的进口相连通，激冷气压缩机Ⅱg的出口通过输送管道与五环气化炉的进口相连通；所述的N₂/CO₂压缩机Ⅱe还设有常压CO₂气体出口T2，所述的气体出口T2通过气体输送管道与工业级液体二氧化碳生产装置Ⅰk的进料口相连接。

所述的CO₂连通管网的两端分别与壳牌气化炉、五环气化炉相连通，CO₂连通管网通过阀门Ⅰ0与壳牌气化炉相连通、通过阀门Ⅱ0与五环气化炉相连通；所述的粗煤气输送管道两端分别与壳牌气化炉Ⅰb、CO变换装置Ⅱc连通，该粗煤气输送管道通过阀门Ⅰ1与壳牌气化炉Ⅰb相连通、通过阀门Ⅱ1与CO变换装置Ⅱc相连通；所述的一氧化碳CO气体输送管道两端分别与中压CO压缩机、甲醇合成装置相连通，通过阀门Ⅰ2与甲醇合成装置相连通、通过阀门Ⅱ2与中压CO压缩机相连通；所述的氢气H₂气体输送管道两端分别与变压吸附氢气提浓装置、甲醇合成装置相连通，通过阀门Ⅰ3与甲醇合成装置相连通、通过阀门Ⅱ3与变压吸附氢气提浓装置相连通。上述阀门Ⅰ0、Ⅱ0、Ⅰ1、Ⅱ1、Ⅰ2、Ⅱ2、Ⅰ3、Ⅱ3均为气动开关阀门。

附图说明

图1为煤制甲醇、煤制醋酸联合装置示意图；

图中，1为CO₂连通管网，2为粗煤气输送管道，3为一氧化碳CO气体输送管道，4为氢气H₂气体输送管道。

与现有技术相比，本实用新型具有以下积极有益效果

(1)本实用新型利用低温甲醇洗副产的CO₂，通过气体输送管道加压后替代N₂作为粉煤输送系统的惰性保护气和输送气、壳牌气化炉和高温高压飞灰过滤器的超高压反吹气、激冷气压缩机的密封气和叶轮吹扫气，减少了合成气中N₂的含量，实现了煤制甲醇装置大量减排二氧化碳并增产甲醇和醋酸；

(2)本实用新型利用在煤制甲醇装置正常生产期间低温甲醇洗富余的CO₂，加压后通过气体输送管道送往煤制醋酸装置中的五环煤气化装置中，逐渐替代N₂作为粉煤输送系统的惰性保护气和输送气、气化炉的超高压反吹气和激冷气压缩机密封气和叶轮吹扫气，部分CO₂在高温下与煤粉发生还原反应生成CO，增加了合成气中有效气体CO的量，减少了合成气中N₂的含量，使煤气化装置可实现年增产有效煤气，减少大量CO₂排放；

(3)本实用新型利用煤制甲醇与煤制醋酸的联合装置，使煤制醋酸装置中产生的有效气体(主要是CO和H₂)能够送往甲醇生产装置生产甲醇；也可以使煤制甲醇装置中产生的有效气体(主要是CO和H₂)能够送往醋酸生产装置生产醋酸；据实际生产测算，在装置运行期间煤制醋酸或甲醇装置的有效气体送往煤制甲醇或醋酸装置生产甲醇或醋酸，有效气体最大回收量达到3万Nm³/h，每天多产甲醇200吨，每天多产醋酸350吨，一次醋酸装置试开车可利用该部分气体送往煤制甲醇装置生产甲醇600吨，可为企业节约生产成本100万以上，同时减排二氧化碳825吨/次，大大减少了CO₂的排放量同时增加了资源的回收利用率；一次甲醇装置试开车可利用该部分气体送往煤制醋酸装置生产醋酸350吨，可为企业节约生产成本80万以上，同时减排二氧化碳260吨/次，大大减少了CO₂的排放量同时增加了资源的回收利用率；

(4)本实用新型通过煤制甲醇、醋酸联合装置，大大减少开车初期原料煤气化产生的有效煤气(CO+H₂)放空燃烧带来的大量浪费，增加装置稳定运行期内合成气有效煤气含量，每年可减排二氧化碳16万吨以上；甲醇生产过程中放空燃烧的驰放气回收再利用，用作蒸汽加热炉、气化装置热风炉、硫回收装置以及火炬系统配料用燃料气，大大减少了由此带来的燃料气的浪费以及额外产生的二氧化碳放空，实现了经济新常态以及低迷化工行情下煤化工企业的降本提效、节能减排，具有显著的经济社会效益；

(5)本实用新型将煤制甲醇装置、煤制醋酸装置进行联合使用，在煤制甲醇装置生产期间出现故障时，将合成气体输送至煤制醋酸装置中进行醋酸的合成；当煤制醋酸个装置在生产期间出现故障时，将合成气出水至煤制甲醇装置中进行甲醇的生产；避免了在生产期间出现故障时合成气体的放空，不仅大大节省原料成本，也降低了气体排放造成的温室效应等环境问题。

具体实施例

下面通过实施例对本实用新型进行更加详细的说明，但并不用于限制本实用新型的保护范围。

实施例1

一种煤制甲醇、煤制醋酸过程减排CO₂的联合装置，如图1所示：该装置包括煤制甲醇装置Ⅰ，煤制醋酸装置Ⅱ，连接煤制甲醇装置和煤制醋酸装置的CO₂连通管网1，以及连接煤制甲醇装置和煤制醋酸装置的气体输送管道，所述的气体输送管道包括粗煤气输送管道2、氢气H₂气体输送管道4以及一氧化碳CO气体输送管道3。

其中，所述的煤制甲醇装置Ⅰ包括粉煤输送系统Ⅰa，壳牌气化炉Ⅰb，高温高压飞灰过滤器Ⅰc，CO变换装置Ⅰd，酸脱装置Ⅰe，甲醇合成装置，火炬系统，蒸汽加热炉，气化装置热风炉，硫回收装置，N₂/CO₂压缩机Ⅰf，超高压N₂/CO₂缓冲罐Ⅰg，激冷气压缩机Ⅰh和工业级液体CO₂生产装置Ⅰk；所述的粉煤输送系统Ⅰa的物料出口通过输送管道与壳牌气化炉Ⅰb的物料进口相连通，壳牌气化炉Ⅰb的合成气气体出口通过气体输送管道与高温高压飞灰过滤器Ⅰc的进口相连通，高温高压飞灰过滤器Ⅰc的气体出口通过气体输送管道与CO变换装置Ⅰd的气体进口相连通，所述的CO变换装置Ⅰd的气体出口与酸脱装置Ⅰe的气体进口通过气体输送管道相连通，所述的酸脱装置Ⅰe的H₂与CO混合气体的气体出口与甲醇合成装置的原料进口通过气体输送管道相连通，甲醇合成装置中的驰放气出口总管及总的气动开关阀门A0后引出四支支管，分别通过压力控制阀A1及对应的管道与火炬系统的进口相连通、通过压力控制阀A2及对应的管道与蒸汽加热炉的燃料气进口相连通、通过压力控制阀A3及对应的管道与气化装置热风炉的燃料气进口相连通、通过压力控制阀A4及对应的管道与硫回收装置的燃料气进口相连通；

所述的酸脱装置Ⅰe的CO₂气体出口与N₂/CO₂压缩机Ⅰf的CO₂气体进口通过输送管道相连通，N₂/CO₂压缩机Ⅰf高压CO₂气体出口R1与超高压N₂/CO₂缓冲罐Ⅰg气体进口通过输送管道相连通，所述的超高压N₂/CO₂缓冲罐Ⅰg的CO₂气体出口X1与三通管接头Ⅰ4相连通，所述的三通管接头Ⅰ4分别与管道支管B、管道支管C相连通，所述的管道支管B与粉煤输送系统Ⅰa相连通、所述的管道支管C与壳牌气化炉Ⅰb相连通；所述的超高压N₂/CO₂缓冲罐Ⅰg的CO₂气体出口X2通过气体输送管道与激冷气压缩机Ⅰh相连通；所述的超高压N₂/CO₂缓冲罐Ⅰg的CO₂气体出口X3通过气体输送管道与高温高压飞灰过滤器Ⅰc相连通。

所述的煤制醋酸装置Ⅱ包括粉煤输送系统Ⅱa、五环气化炉Ⅱb，一氧化碳CO变换装置Ⅱc，酸脱装置Ⅱd，CO深冷分离装置，中压CO压缩机，变压吸附氢气提浓装置，醋酸合成装置，火炬系统；N₂/CO₂压缩机Ⅱe，超高压N₂/CO₂缓冲罐Ⅱf，激冷气压缩机Ⅱg和工业级液体CO₂生产装置Ⅰk；所述的粉煤输送系统Ⅱa通过粉煤输送管道与五环气化炉Ⅱb连接，五环气化炉Ⅱb的合成气体的出口通过气体输送管道与CO变换装置Ⅱc的进口相连通，CO变换装置Ⅱc的气体出口通过气体输送管道与酸脱装置Ⅱd的进口相连接，所述酸脱装置Ⅱd的CO与H₂混合气体的出口通过气体输送管道与CO深冷分离装置的气体进口相连通，CO深冷分离装置的CO气体出口通过气体输送管道与中压CO压缩机相连通，中压CO压缩机的合格CO气体出口Y1通过气体输送管道与醋酸合成装置的进料口相连通，醋酸合成装置的驰放气出口通过气体输送管道与火炬系统的进料口相连通；中压CO压缩机的不合格CO气体出口Y2通过一氧化碳CO气体输送管道与甲醇合成装置的进料口相连通；CO深冷分离装置的富氢气气体出口通过气体输送管道与PSA装置的气体进口相连接，PSA装置的合格H₂气体出口Z1通过气体输送管道与乙二醇合成装置的进料口相连通，PSA装置的不合格H₂气体出口Z2通过氢气H₂气体输送管道与甲醇合成装置的进料口相连接；

所述的酸脱装置Ⅱd的CO₂气体出口通过气体输送管道与N₂/CO₂压缩机Ⅱe的CO₂气体进口相连通，N₂/CO₂压缩机Ⅱe的高压CO₂气体出口T1通过气体输送管道与超高压N₂/CO₂缓冲罐Ⅱf的进口相连通，所述超高压N₂/CO₂缓冲罐Ⅱf的CO气体出口S1与三通管接头Ⅱ4相连通，所述的三通管接头Ⅱ4分别与管道支管M、管道支管N相连接，所述的管道支管M与粉煤输送系统Ⅱa相连通，所述的管道支管N通过气体输送管道与五环气化炉Ⅱb相连通；所述超高压N₂/CO₂缓冲罐Ⅱf的CO气体出口S2通过气体输送管道与激冷气压缩机Ⅱg的进口相连通，激冷气压缩机Ⅱg的出口通过输送管道与五环气化炉的进口相连通；所述的N₂/CO₂压缩机Ⅱe设有常压CO₂气体出口T2，所述的气体出口T2通过气体输送管道与工业级液体二氧化碳生产装置Ⅰk的进料口相连接。

所述的CO₂连通管网的两端分别与壳牌气化炉、五环气化炉相连通，CO₂连通管网1通过气动开关阀Ⅰ0与壳牌气化炉相连通、通过气动开关阀Ⅱ0与五环气化炉相连通；所述的粗煤气输送管道2两端分别与壳牌气化炉Ⅰb、CO变换装置Ⅱc连通，该粗煤气输送管道通过气动开关阀Ⅰ1与壳牌气化炉Ⅰb相连通、通过气动开关阀Ⅱ1与CO变换装置Ⅱc相连通；所述的一氧化碳CO气体输送管道3两端分别与中压CO压缩机、甲醇合成装置相连通，通过气动开关阀Ⅰ2与甲醇合成装置相连通、通过气动开关阀Ⅱ2与中压CO压缩机相连通；所述的氢气H₂气体输送管道4两端分别与变压吸附氢气提浓装置、甲醇合成装置相连通，通过气动开关阀Ⅰ3与甲醇合成装置相连通、通过气动开关阀Ⅱ3与变压吸附氢气提浓装置相连通。