一种无二氧化碳工艺排放的煤基合成气生产方法及系统与流程

本发明涉及煤炭燃烧、氢能利用，尤其是涉及一种无二氧化碳工艺排放的煤基合成气生产方法及系统。

背景技术：

1、传统煤气化法是一种以煤作为原料，通过煤气化反应生成合成气的方法。煤气化反应可以使用氧或水蒸汽等作为氧化剂，在高温(1000～1300℃)和高压(1.0～3.0mpa)条件下进行。氧化剂与煤反应生成一氧化碳和氢气，同时伴随生成一些其他气体和固体产物。该方法具有原料丰富、适用于大规模生产的优点，但同时也伴随着环境污染、生产成本较高的问题。

2、传统的煤气化制备合成气(工艺流程如图1所示)的过程中，为了从水中获得氢元素制备氢气，气化过程中需要加入水，但是碳与水生成一氧化碳和氢气是吸热反应，需要部分投料煤被氧化成二氧化碳时提供热量，因此在传统煤气化过程中要消耗更多的煤，同时排放大量的二氧化碳，传统煤气化法二氧化碳排放量大的缺点严重制约煤化工的进一步发展。

3、鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种无二氧化碳工艺排放的煤基合成气生产方法及系统，能够解决煤气化过程中存在部分投料煤被氧化成二氧化碳的反应，致使整个煤气化工艺过程生成了大量的二氧化碳的技术问题。

2、本发明的第一方面，提供一种无二氧化碳工艺排放的煤基合成气生产方法，包括以下步骤：

3、s1、将预处理的煤炭投料至煤闷烧气化炉；

4、s2、将纯氧通入煤闷烧气化炉；

5、s3、煤闷烧气化炉内反应生成一氧化碳气体、含硫气体和飞灰；

6、s4、净化除去含硫气体和飞灰，得到精制的一氧化碳气体；

7、s5、将精制的一氧化碳气体与绿氢混合，得到稳定碳氢比例的合成气。

8、优选的，步骤s1具体为：将煤炭经过破碎、研磨预处理后，投料至煤闷烧气化炉。

9、优选的，步骤s2具体为：将纯氧经过流量控制从煤闷烧气化炉底部喷嘴喷出，向上通过煤层，将煤层中的碳元素部分氧化生成一氧化碳，氧化过程中同时释放热量，用于维持煤层的高温反应。

10、优选的，所述纯氧经过空分、净化过程制备得到。

11、优选的，步骤s4具体为：煤闷烧气化炉生成的一氧化碳气体、含硫气体、飞灰在煤闷烧气化炉顶端的出口排出，进入净化单元，经过净化单元的除尘和酸性气体脱除，得到精制的一氧化碳气体。

12、优选的，步骤s5具体为：将精制的一氧化碳气体通过流量控制与绿氢混合，得到稳定碳氢比例的合成气。

13、优选的，所述绿氢为通过可再生能源发电进行电解水制氢获得，所述可再生能源包括但不限于：风能、水能、太阳能、生物能、地热能、海洋能等。

14、优选的，所述一氧化碳气体与绿氢之间的混合比例适配下游工艺对合成气的要求。

15、优选的，所述下游工艺包括但不限于：甲醇合成、费托合成等。

16、本发明的第二方面，提供一种采用上述的无二氧化碳工艺排放的煤基合成气生产方法的系统，包括：煤闷烧气化炉、净化单元和绿氢耦合单元；

17、所述煤闷烧气化炉用于将纯氧与煤炭充分反应生成一氧化碳气体、含硫气体和飞灰；

18、所述净化单元用于净化去除含硫气体和飞灰；

19、所述绿氢耦合单元用于将精制的一氧化碳气体与绿氢混合，得到稳定碳氢比例的合成气。

20、本发明的有益效果：

21、本发明与传统煤气化技术相比，煤炭被氧化释放出的所有碳原子都以一氧化碳的形式进入下游合成单元；调氢碳比时，区别于传统的水汽变换技术，本发明使用混合绿氢调氢碳比，过程中不产生二氧化碳，因此该煤气化过程中几乎不产生二氧化碳工艺排放，符合绿色化学的原子经济反应；同时，煤闷烧气化炉生产一氧化碳的负荷可通过氧气的流量进行控制，可变的一氧化碳生产负荷可更好地适配绿氢生产的波动性，从而始终得到稳定氢碳比例的合成气。

技术特征：

1.一种无二氧化碳工艺排放的煤基合成气生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的无二氧化碳工艺排放的煤基合成气生产方法，其特征在于，步骤s1具体为：将煤炭经过破碎、研磨预处理后，投料至煤闷烧气化炉。

3.根据权利要求1所述的无二氧化碳工艺排放的煤基合成气生产方法，其特征在于，步骤s2具体为：将纯氧经过流量控制从煤闷烧气化炉底部喷嘴喷出，向上通过煤层，将煤层中的碳元素部分氧化生成一氧化碳，氧化过程中同时释放热量，用于维持煤层的高温反应。

4.根据权利要求1所述的无二氧化碳工艺排放的煤基合成气生产方法，其特征在于，所述纯氧经过空分、净化过程制备得到。

5.根据权利要求1所述的无二氧化碳工艺排放的煤基合成气生产方法，其特征在于，步骤s4具体为：煤闷烧气化炉生成的一氧化碳气体、含硫气体、飞灰在煤闷烧气化炉顶端的出口排出，进入净化单元，经过净化单元的除尘和酸性气体脱除，得到精制的一氧化碳气体。

6.根据权利要求1所述的无二氧化碳工艺排放的煤基合成气生产方法，其特征在于，步骤s5具体为：将精制的一氧化碳气体通过流量控制与绿氢混合，得到稳定碳氢比例的合成气。

7.根据权利要求1所述的无二氧化碳工艺排放的煤基合成气生产方法，其特征在于，所述绿氢为通过可再生能源发电进行电解水制氢获得，所述可再生能源包括：风能、水能、太阳能、生物能、地热能、海洋能。

8.根据权利要求1所述的无二氧化碳工艺排放的煤基合成气生产方法，其特征在于，所述一氧化碳气体与绿氢之间的混合比例适配下游工艺对合成气的要求。

9.根据权利要求8所述的无二氧化碳工艺排放的煤基合成气生产方法，其特征在于，所述下游工艺包括：甲醇合成、费托合成。

10.一种采用权利要求1至9中任一项所述的无二氧化碳工艺排放的煤基合成气生产方法的系统，其特征在于，包括：煤闷烧气化炉、净化单元和绿氢耦合单元；

技术总结
本发明涉及煤炭燃烧、氢能利用技术领域，尤其是涉及一种无二氧化碳工艺排放的煤基合成气生产方法及系统，该方法包括以下步骤：S1、将预处理的煤炭投料至煤闷烧气化炉；S2、将纯氧通入煤闷烧气化炉；S3、煤闷烧气化炉内反应生成一氧化碳气体、含硫气体和飞灰；S4、净化除去含硫气体和飞灰，得到精制的一氧化碳气体；S5、将精制的一氧化碳气体与绿氢混合，得到稳定碳氢比例的合成气。本发明合成气的生产过程中没有二氧化碳的排放，符合绿色化学的原子经济反应；同时，煤闷烧气化炉生产一氧化碳的负荷可通过氧气的流量进行控制，可变的一氧化碳生产负荷可更好地适配绿氢生产的波动性，从而始终得到稳定氢碳比例的合成气。

技术研发人员：张默之,于天笑,高鹏博,郭雅婷
受保护的技术使用者：北京国氢中联氢能科技研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17