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第六章 煤化工反应单元工艺
6.1 煤的干馏
6.2 煤的气化
6.3 煤制油技术
6.4 煤基化工产品
6.5 煤炭多联产技术
煤炭多联产技术
煤气化制得的煤气广泛应用于国民经济的许多方面，它们包括：工业燃气、城市煤气、冶金还原气、化工原料气和用于新发电技术的燃气。
(1)工业燃气
(2)城市煤气
(3)冶金还原气
(4)化工原料气
(5)新型发电技术
6.5 煤炭多联产技术 　
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煤气化联合循环发电(IGCC)的典型流程
所谓IGCC是指煤气化产生的燃料气送入燃气透平发电，透平排出的高温燃烧气由热回收锅炉发生水蒸气，水蒸气再用于蒸气轮机发电。
煤气化联合循环发电
煤化工反应单元工艺
——煤炭多联产技术
IGCC开发现状
在20世纪90年代，由欧共体等的资助，采用 Prenflo气化技术，在西班牙Puertollano建设净发电30万千瓦的 IGCC示范厂，流程见图。
煤化工反应单元工艺
——煤炭多联产技术
整体煤气化湿空气透平循环发电(IGHAT)
这是正处于开发阶段的煤气化发电技术，其流程见图。
煤化工反应单元工艺
——煤炭多联产技术
背景
为了实现能源利用效率的最大化，未来需要的是多元化能源结构(包括原料多元化、产品多元化、转化过程多元化等)，而不是单一形式的能源结构。因此，在煤气化－液体产品－制氢－发电系统，煤、气、生物质、废物质都成为可以利用的原料，产品结构也呈多元化，电力是基本产品，可同时联产燃料、化学品、蒸气与热。目前针对煤炭洁净转化利用的模式很多。
煤气化－液体产品－制氢－发电
煤化工反应单元工艺
——煤炭多联产技术
美国展望21（Vision 21）能源系统
煤化工反应单元工艺
——煤炭多联产技术
图6-5-05 美国Vision 21能源系统
Vision 21主要特征
Vision 21是一个长期的研发规划，由政府、工业界和科技界共同出资完成。与传统的煤基能源工厂相比，Vision 21具有以下特征：
①它是一个多元集成技术体系，并能根据市场需求把多种先进技术组合成不同能源体系如图6-5-05 所示；
煤化工反应单元工艺
——煤炭多联产技术
②考虑工业生态学，可实现颗粒物、SO2、NO2和固体废物等污染物的近零排放，通过提高效率和碳封存实现CO2零排放；
③原料和产品的多元化，原料包括煤、天然气、渣油、石油焦、生物质、城市垃圾等，产品有发电联产蒸气、液体燃料、合成气、化学品、氢等；
④先进的系统集成及计算机控制技术以保证系统运行的可靠性和稳定性。
美Shell合成气工业园
（Syngas Park）
煤化工反应单元工艺
——煤炭多联产技术
图6-5-06 Shell公司的合成气工业园
Shell合成气工业园
由Shell公司提出的合成气工业园(Syngas Park)多联产系统也是利用煤气化生产氢能等多联产的典型示例。
①系统的源头是Shell公司的干煤粉加压气化装置(SCGP)，与Vision 21一样，原料多元化，合成煤气通过转化反应分离出的氢气可作为燃料电池、火箭发射、发电等装置的重要清洁燃料。
煤化工反应单元工艺
——煤炭多联产技术
②从图可见，合成气可直接用作燃气-蒸气联合循环发电的燃料及城市煤气，还可作为生产氨的原料并且能进一步合成尿素、醋酸、胺盐等产品，与化工结合更紧密。
③利用合成气可生产的甲醇、二甲醚，必要时可以合成油品，二甲醚既是重要化工产品的原料又是公认的清洁燃料。
④Shell合成气园的概念比一般的多联产系统更为广泛，更接近工业生态科技园工业模式。
我国坑口煤炭、化工、能源多联产系统示意图
煤化工反应单元工艺
——煤炭多联产技术
我国坑口煤炭多联产的特征
① 坑口所采用的高硫煤可直接输至备煤制备水煤浆系统。
② 坑口所采的高硫煤可同时进入油煤浆制备系统。
③由煤的直接液化及溶剂抽提所得到的众多芳烃化合物，与液相催化或其他方式制备的低碳烯烃相结合，可制备出各种石化产品及深加工的各种精细化工及专用化学品。
煤化工反应单元工艺
——煤炭多联产技术
我国坑口煤炭多联产的特征
④ 经变换反应及合成气净化所得到的原料气经气体分离获得纯净的CO及各种C/H 比不同的合成气与甲醇和低碳烯烃相结合将可制备出另一系列的化工产品，即现代煤化工的另一领域“碳一化工”体系 。
煤化工反应单元工艺
——煤炭多联产技术
多联产系统的关键技术
①系统整体特性研究及综合优化
②低成本、低能耗制氧和氢分离技术
③分离CO2技术
④能量转换利用过程新机理和系统创新
⑤关键设备和新工艺
煤化工反应单元工艺
——煤炭多联产技术

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