本實用新型屬于煤氣化生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種煤制甲醇、煤制醋酸聯(lián)合裝置，具體涉及一種煤制甲醇、煤制醋酸過程中減排CO₂并增產(chǎn)甲醇及醋酸的聯(lián)合裝置。

技術(shù)背景

在當前大型煤化工裝置的生產(chǎn)運行過程中全部伴隨著大量二氧化碳氣體的放空，據(jù)不完全統(tǒng)計，年產(chǎn)能在50萬噸的煤制甲醇、醋酸裝置，每年二氧化碳氣體平均排放量在230萬噸以上。在我國乃至全球環(huán)境保護工作日益嚴峻的局面下，在煤化工行情持續(xù)低迷的形勢中，尤其是在國內(nèi)大型化工園區(qū)規(guī)模和數(shù)量持續(xù)增加的情況下，如何研發(fā)二氧化碳溫室氣體的減排及其綜合利用技術(shù)、如何發(fā)揮工業(yè)園區(qū)的集群效應(yīng)和資源整合利用優(yōu)勢顯的尤為重要。

在絕大部分的煤化工裝置工藝設(shè)計中，在酸脫裝置中洗出的大量二氧化碳氣體被作為廢棄直接放空。在此過程中，二氧化碳在酸脫裝置的直接放空會攜帶少量具有明顯異味和毒性的硫化氫氣體、甲醇，對人體健康、工作環(huán)境、生活環(huán)境具有較大的危害；而且，二氧化碳氣體作為一種在工業(yè)和食品行業(yè)中應(yīng)用廣泛、經(jīng)濟價值較高的氣體，直接排放不僅造成嚴重的資源浪費，同時也加劇了全球的溫室效應(yīng)現(xiàn)象。

在煤粉的加壓氣化中，均是利用氮氣作為粉煤輸送系統(tǒng)惰性保護氣和輸送氣、氣化爐的超高壓反吹氣和激冷氣壓縮機密封氣和葉輪吹掃氣，在此過程中利用氮氣具有較大的缺點：(1)消耗大量的氮氣需要空分提高自身負荷來提供，這會造成空分裝置消耗上升和氮氣資源的浪費；(2)大量氮氣進入氣化爐中，與合成氣(主要為CO、H₂)發(fā)生反應(yīng)生成大量的氨氮，加大了煤氣化裝置的初步水處理系統(tǒng)及下游污水系統(tǒng)的處理難度；(3)大量氮氣進入合成氣中會造成煤氣化裝置下游的甲醇合成裝置馳放氣放空燃燒量較大，導(dǎo)致大量有效煤氣的浪費以及燃燒過程中產(chǎn)生的大量二氧化碳氣體的放空；(4)低溫甲醇洗所產(chǎn)生的二氧化碳氣體大量放空，不僅造成了資源的浪費，而且污染環(huán)境、加劇了溫室效應(yīng)，不利于企業(yè)在經(jīng)濟新常態(tài)和日益緊迫的環(huán)保壓力下實現(xiàn)企業(yè)減排增效、減虧增盈。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本實用新型提供了一種煤制甲醇、煤制醋酸過程減排二氧化碳CO₂的聯(lián)合裝置，該裝置實現(xiàn)了甲醇及醋酸生產(chǎn)過程中CO₂的減排和循環(huán)利用，減輕了由于企業(yè)大量二氧化碳放空造成的溫室效應(yīng)；該裝置有效的將生產(chǎn)過程中的不合格原料進行回收利用，大大減少了不合格原料放空燃燒帶來的浪費及環(huán)境污染，使企業(yè)未來在國家開啟碳排放市場后處于有利地位。

本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的

一種煤制甲醇、煤制醋酸過程減排CO₂的聯(lián)合裝置，該裝置包括煤制甲醇裝置Ⅰ，煤制醋酸裝置Ⅱ，連接煤制甲醇裝置和煤制醋酸裝置的CO₂連通管網(wǎng)，以及連接煤制甲醇裝置和煤制醋酸裝置的氣體輸送管道，所述的氣體輸送管道包括粗煤氣輸送管道、氫氣H₂氣體輸送管道以及一氧化碳CO氣體輸送管道。

所述的煤制甲醇裝置Ⅰ包括粉煤輸送系統(tǒng)Ⅰa，殼牌氣化爐Ⅰb，高溫高壓飛灰過濾器Ⅰc，CO變換裝置Ⅰd，酸脫裝置Ⅰe，甲醇合成裝置，火炬系統(tǒng)，蒸汽加熱爐，氣化裝置熱風爐，硫回收裝置，N₂/CO₂壓縮機Ⅰf，超高壓N₂/CO₂緩沖罐Ⅰg，激冷氣壓縮機Ⅰh和工業(yè)級液體CO₂生產(chǎn)裝置Ⅰk；所述的粉煤輸送系統(tǒng)Ⅰa的物料出口通過輸送管道與殼牌氣化爐Ⅰb的物料進口相連通，殼牌氣化爐Ⅰb的合成氣氣體出口通過氣體輸送管道與高溫高壓飛灰過濾器Ⅰc的進口相連通，高溫高壓飛灰過濾器Ⅰc的氣體出口通過氣體輸送管道與CO變換裝置Ⅰd的氣體進口相連通，所述的CO變換裝置Ⅰd的氣體出口與酸脫裝置Ⅰe的氣體進口通過氣體輸送管道相連通，所述的酸脫裝置Ⅰe的H₂與CO混合氣體的氣體出口與甲醇合成裝置的原料進口通過氣體輸送管道相連通，甲醇合成裝置中的馳放氣出口總管及總閥A0后引出四支支管，分別通過閥門A1及對應(yīng)的管道與火炬系統(tǒng)的進口相連通、通過閥門A2及對應(yīng)的管道與蒸汽加熱爐的燃料氣進口相連通、通過閥門A3及對應(yīng)的管道與氣化裝置熱風爐的燃料氣進口相連通、通過閥門A4及對應(yīng)的管道與硫回收裝置的燃料氣進口相連通；上述閥門中，所述的閥門A0為氣動開關(guān)閥，所述的閥門A1、A2、A3、A4為壓力控制閥；

所述的酸脫裝置Ⅰe的CO₂氣體出口與N₂/CO₂壓縮機Ⅰf的CO₂氣體進口通過輸送管道相連通，N₂/CO₂壓縮機Ⅰf高壓CO₂氣體出口R1與超高壓N₂/CO₂緩沖罐Ⅰg氣體進口通過輸送管道相連通，所述的超高壓N₂/CO₂緩沖罐Ⅰg的CO₂氣體出口X1與三通管接頭Ⅰ4相連通，所述的三通管接頭Ⅰ4分別與管道支管B、管道支管C相連通，所述的管道支管B與粉煤輸送系統(tǒng)Ⅰa相連通、所述的管道支管C與殼牌氣化爐Ⅰb相連通；所述的超高壓N₂/CO₂緩沖罐Ⅰg的CO₂氣體出口X2通過氣體輸送管道與激冷氣壓縮機Ⅰh相連通；所述的超高壓N₂/CO₂緩沖罐Ⅰg的CO₂氣體出口X3通過氣體輸送管道與高溫高壓飛灰過濾器Ⅰc相連通；所述的N₂/CO₂壓縮機Ⅰf還設(shè)有常壓CO₂氣體出口R2，所述的氣體出口R2通過氣體輸送管道與工業(yè)級液體二氧化碳生產(chǎn)裝置Ⅰk的進料口相連接。

所述的煤制醋酸裝置Ⅱ包括粉煤輸送系統(tǒng)Ⅱa、五環(huán)氣化爐Ⅱb，一氧化碳CO變換裝置Ⅱc，酸脫裝置Ⅱd，CO深冷分離裝置，中壓CO壓縮機，變壓吸附氫氣提濃裝置，醋酸合成裝置，火炬系統(tǒng)；N₂/CO₂壓縮機Ⅱe，超高壓N₂/CO₂緩沖罐Ⅱf，激冷氣壓縮機Ⅱg和工業(yè)級液體CO₂生產(chǎn)裝置Ⅰk；所述的粉煤輸送系統(tǒng)Ⅱa通過粉煤輸送管道與五環(huán)氣化爐Ⅱb連接，五環(huán)氣化爐Ⅱb的合成氣體的出口通過氣體輸送管道與CO變換裝置Ⅱc的進口相連通，CO變換裝置Ⅱc的氣體出口通過氣體輸送管道與酸脫裝置Ⅱd的進口相連接，所述酸脫裝置Ⅱd的CO與H₂混合氣體的出口通過氣體輸送管道與CO深冷分離裝置的氣體進口相連通，CO深冷分離裝置的CO氣體出口通過氣體輸送管道與中壓CO壓縮機相連通，中壓CO壓縮機的合格CO氣體出口Y1通過氣體輸送管道與醋酸合成裝置的進料口相連通，醋酸合成裝置的馳放氣出口通過氣體輸送管道與火炬系統(tǒng)的進料口相連通；中壓CO壓縮機的不合格CO氣體出口Y2通過一氧化碳CO氣體輸送管道與甲醇合成裝置的進料口相連通；CO深冷分離裝置的富氫氣氣體出口通過氣體輸送管道與變壓吸附氫氣提濃裝置(PSA裝置)的氣體進口相連接，PSA裝置的合格H₂氣體出口Z1通過氣體輸送管道與乙二醇合成裝置的進料口相連通，PSA裝置的不合格H₂氣體出口Z2通過氫氣H₂氣體輸送管道與甲醇合成裝置的進料口相連接；

所述的酸脫裝置Ⅱd的CO₂氣體出口通過氣體輸送管道與N₂/CO₂壓縮機Ⅱe的CO₂氣體進口相連通，N₂/CO₂壓縮機Ⅱe的高壓CO₂氣體出口T1通過氣體輸送管道與超高壓N₂/CO₂緩沖罐Ⅱf的進口相連通，所述超高壓N₂/CO₂緩沖罐Ⅱf的CO氣體出口S1與三通管接頭Ⅱ4相連通，所述的三通管接頭Ⅱ4分別與管道支管M、管道支管N相連接，所述的管道支管M與粉煤輸送系統(tǒng)Ⅱa相連通，所述的管道支管N通過氣體輸送管道與五環(huán)氣化爐Ⅱb相連通；所述超高壓N₂/CO₂緩沖罐Ⅱf的CO氣體出口S2通過氣體輸送管道與激冷氣壓縮機Ⅱg的進口相連通，激冷氣壓縮機Ⅱg的出口通過輸送管道與五環(huán)氣化爐的進口相連通；所述的N₂/CO₂壓縮機Ⅱe還設(shè)有常壓CO₂氣體出口T2，所述的氣體出口T2通過氣體輸送管道與工業(yè)級液體二氧化碳生產(chǎn)裝置Ⅰk的進料口相連接。

所述的CO₂連通管網(wǎng)的兩端分別與殼牌氣化爐、五環(huán)氣化爐相連通，CO₂連通管網(wǎng)通過閥門Ⅰ0與殼牌氣化爐相連通、通過閥門Ⅱ0與五環(huán)氣化爐相連通；所述的粗煤氣輸送管道兩端分別與殼牌氣化爐Ⅰb、CO變換裝置Ⅱc連通，該粗煤氣輸送管道通過閥門Ⅰ1與殼牌氣化爐Ⅰb相連通、通過閥門Ⅱ1與CO變換裝置Ⅱc相連通；所述的一氧化碳CO氣體輸送管道兩端分別與中壓CO壓縮機、甲醇合成裝置相連通，通過閥門Ⅰ2與甲醇合成裝置相連通、通過閥門Ⅱ2與中壓CO壓縮機相連通；所述的氫氣H₂氣體輸送管道兩端分別與變壓吸附氫氣提濃裝置、甲醇合成裝置相連通，通過閥門Ⅰ3與甲醇合成裝置相連通、通過閥門Ⅱ3與變壓吸附氫氣提濃裝置相連通。上述閥門Ⅰ0、Ⅱ0、Ⅰ1、Ⅱ1、Ⅰ2、Ⅱ2、Ⅰ3、Ⅱ3均為氣動開關(guān)閥門。

附圖說明

圖1為煤制甲醇、煤制醋酸聯(lián)合裝置示意圖；

圖中，1為CO₂連通管網(wǎng)，2為粗煤氣輸送管道，3為一氧化碳CO氣體輸送管道，4為氫氣H₂氣體輸送管道。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下積極有益效果

(1)本實用新型利用低溫甲醇洗副產(chǎn)的CO₂，通過氣體輸送管道加壓后替代N₂作為粉煤輸送系統(tǒng)的惰性保護氣和輸送氣、殼牌氣化爐和高溫高壓飛灰過濾器的超高壓反吹氣、激冷氣壓縮機的密封氣和葉輪吹掃氣，減少了合成氣中N₂的含量，實現(xiàn)了煤制甲醇裝置大量減排二氧化碳并增產(chǎn)甲醇和醋酸；

(2)本實用新型利用在煤制甲醇裝置正常生產(chǎn)期間低溫甲醇洗富余的CO₂，加壓后通過氣體輸送管道送往煤制醋酸裝置中的五環(huán)煤氣化裝置中，逐漸替代N₂作為粉煤輸送系統(tǒng)的惰性保護氣和輸送氣、氣化爐的超高壓反吹氣和激冷氣壓縮機密封氣和葉輪吹掃氣，部分CO₂在高溫下與煤粉發(fā)生還原反應(yīng)生成CO，增加了合成氣中有效氣體CO的量，減少了合成氣中N₂的含量，使煤氣化裝置可實現(xiàn)年增產(chǎn)有效煤氣，減少大量CO₂排放；

(3)本實用新型利用煤制甲醇與煤制醋酸的聯(lián)合裝置，使煤制醋酸裝置中產(chǎn)生的有效氣體(主要是CO和H₂)能夠送往甲醇生產(chǎn)裝置生產(chǎn)甲醇；也可以使煤制甲醇裝置中產(chǎn)生的有效氣體(主要是CO和H₂)能夠送往醋酸生產(chǎn)裝置生產(chǎn)醋酸；據(jù)實際生產(chǎn)測算，在裝置運行期間煤制醋酸或甲醇裝置的有效氣體送往煤制甲醇或醋酸裝置生產(chǎn)甲醇或醋酸，有效氣體最大回收量達到3萬Nm³/h，每天多產(chǎn)甲醇200噸，每天多產(chǎn)醋酸350噸，一次醋酸裝置試開車可利用該部分氣體送往煤制甲醇裝置生產(chǎn)甲醇600噸，可為企業(yè)節(jié)約生產(chǎn)成本100萬以上，同時減排二氧化碳825噸/次，大大減少了CO₂的排放量同時增加了資源的回收利用率；一次甲醇裝置試開車可利用該部分氣體送往煤制醋酸裝置生產(chǎn)醋酸350噸，可為企業(yè)節(jié)約生產(chǎn)成本80萬以上，同時減排二氧化碳260噸/次，大大減少了CO₂的排放量同時增加了資源的回收利用率；

(4)本實用新型通過煤制甲醇、醋酸聯(lián)合裝置，大大減少開車初期原料煤氣化產(chǎn)生的有效煤氣(CO+H₂)放空燃燒帶來的大量浪費，增加裝置穩(wěn)定運行期內(nèi)合成氣有效煤氣含量，每年可減排二氧化碳16萬噸以上；甲醇生產(chǎn)過程中放空燃燒的馳放氣回收再利用，用作蒸汽加熱爐、氣化裝置熱風爐、硫回收裝置以及火炬系統(tǒng)配料用燃料氣，大大減少了由此帶來的燃料氣的浪費以及額外產(chǎn)生的二氧化碳放空，實現(xiàn)了經(jīng)濟新常態(tài)以及低迷化工行情下煤化工企業(yè)的降本提效、節(jié)能減排，具有顯著的經(jīng)濟社會效益；

(5)本實用新型將煤制甲醇裝置、煤制醋酸裝置進行聯(lián)合使用，在煤制甲醇裝置生產(chǎn)期間出現(xiàn)故障時，將合成氣體輸送至煤制醋酸裝置中進行醋酸的合成；當煤制醋酸個裝置在生產(chǎn)期間出現(xiàn)故障時，將合成氣出水至煤制甲醇裝置中進行甲醇的生產(chǎn)；避免了在生產(chǎn)期間出現(xiàn)故障時合成氣體的放空，不僅大大節(jié)省原料成本，也降低了氣體排放造成的溫室效應(yīng)等環(huán)境問題。

具體實施例

下面通過實施例對本實用新型進行更加詳細的說明，但并不用于限制本實用新型的保護范圍。

實施例1

一種煤制甲醇、煤制醋酸過程減排CO₂的聯(lián)合裝置，如圖1所示：該裝置包括煤制甲醇裝置Ⅰ，煤制醋酸裝置Ⅱ，連接煤制甲醇裝置和煤制醋酸裝置的CO₂連通管網(wǎng)1，以及連接煤制甲醇裝置和煤制醋酸裝置的氣體輸送管道，所述的氣體輸送管道包括粗煤氣輸送管道2、氫氣H₂氣體輸送管道4以及一氧化碳CO氣體輸送管道3。

其中，所述的煤制甲醇裝置Ⅰ包括粉煤輸送系統(tǒng)Ⅰa，殼牌氣化爐Ⅰb，高溫高壓飛灰過濾器Ⅰc，CO變換裝置Ⅰd，酸脫裝置Ⅰe，甲醇合成裝置，火炬系統(tǒng)，蒸汽加熱爐，氣化裝置熱風爐，硫回收裝置，N₂/CO₂壓縮機Ⅰf，超高壓N₂/CO₂緩沖罐Ⅰg，激冷氣壓縮機Ⅰh和工業(yè)級液體CO₂生產(chǎn)裝置Ⅰk；所述的粉煤輸送系統(tǒng)Ⅰa的物料出口通過輸送管道與殼牌氣化爐Ⅰb的物料進口相連通，殼牌氣化爐Ⅰb的合成氣氣體出口通過氣體輸送管道與高溫高壓飛灰過濾器Ⅰc的進口相連通，高溫高壓飛灰過濾器Ⅰc的氣體出口通過氣體輸送管道與CO變換裝置Ⅰd的氣體進口相連通，所述的CO變換裝置Ⅰd的氣體出口與酸脫裝置Ⅰe的氣體進口通過氣體輸送管道相連通，所述的酸脫裝置Ⅰe的H₂與CO混合氣體的氣體出口與甲醇合成裝置的原料進口通過氣體輸送管道相連通，甲醇合成裝置中的馳放氣出口總管及總的氣動開關(guān)閥門A0后引出四支支管，分別通過壓力控制閥A1及對應(yīng)的管道與火炬系統(tǒng)的進口相連通、通過壓力控制閥A2及對應(yīng)的管道與蒸汽加熱爐的燃料氣進口相連通、通過壓力控制閥A3及對應(yīng)的管道與氣化裝置熱風爐的燃料氣進口相連通、通過壓力控制閥A4及對應(yīng)的管道與硫回收裝置的燃料氣進口相連通；

所述的酸脫裝置Ⅰe的CO₂氣體出口與N₂/CO₂壓縮機Ⅰf的CO₂氣體進口通過輸送管道相連通，N₂/CO₂壓縮機Ⅰf高壓CO₂氣體出口R1與超高壓N₂/CO₂緩沖罐Ⅰg氣體進口通過輸送管道相連通，所述的超高壓N₂/CO₂緩沖罐Ⅰg的CO₂氣體出口X1與三通管接頭Ⅰ4相連通，所述的三通管接頭Ⅰ4分別與管道支管B、管道支管C相連通，所述的管道支管B與粉煤輸送系統(tǒng)Ⅰa相連通、所述的管道支管C與殼牌氣化爐Ⅰb相連通；所述的超高壓N₂/CO₂緩沖罐Ⅰg的CO₂氣體出口X2通過氣體輸送管道與激冷氣壓縮機Ⅰh相連通；所述的超高壓N₂/CO₂緩沖罐Ⅰg的CO₂氣體出口X3通過氣體輸送管道與高溫高壓飛灰過濾器Ⅰc相連通。

所述的煤制醋酸裝置Ⅱ包括粉煤輸送系統(tǒng)Ⅱa、五環(huán)氣化爐Ⅱb，一氧化碳CO變換裝置Ⅱc，酸脫裝置Ⅱd，CO深冷分離裝置，中壓CO壓縮機，變壓吸附氫氣提濃裝置，醋酸合成裝置，火炬系統(tǒng)；N₂/CO₂壓縮機Ⅱe，超高壓N₂/CO₂緩沖罐Ⅱf，激冷氣壓縮機Ⅱg和工業(yè)級液體CO₂生產(chǎn)裝置Ⅰk；所述的粉煤輸送系統(tǒng)Ⅱa通過粉煤輸送管道與五環(huán)氣化爐Ⅱb連接，五環(huán)氣化爐Ⅱb的合成氣體的出口通過氣體輸送管道與CO變換裝置Ⅱc的進口相連通，CO變換裝置Ⅱc的氣體出口通過氣體輸送管道與酸脫裝置Ⅱd的進口相連接，所述酸脫裝置Ⅱd的CO與H₂混合氣體的出口通過氣體輸送管道與CO深冷分離裝置的氣體進口相連通，CO深冷分離裝置的CO氣體出口通過氣體輸送管道與中壓CO壓縮機相連通，中壓CO壓縮機的合格CO氣體出口Y1通過氣體輸送管道與醋酸合成裝置的進料口相連通，醋酸合成裝置的馳放氣出口通過氣體輸送管道與火炬系統(tǒng)的進料口相連通；中壓CO壓縮機的不合格CO氣體出口Y2通過一氧化碳CO氣體輸送管道與甲醇合成裝置的進料口相連通；CO深冷分離裝置的富氫氣氣體出口通過氣體輸送管道與PSA裝置的氣體進口相連接，PSA裝置的合格H₂氣體出口Z1通過氣體輸送管道與乙二醇合成裝置的進料口相連通，PSA裝置的不合格H₂氣體出口Z2通過氫氣H₂氣體輸送管道與甲醇合成裝置的進料口相連接；

所述的酸脫裝置Ⅱd的CO₂氣體出口通過氣體輸送管道與N₂/CO₂壓縮機Ⅱe的CO₂氣體進口相連通，N₂/CO₂壓縮機Ⅱe的高壓CO₂氣體出口T1通過氣體輸送管道與超高壓N₂/CO₂緩沖罐Ⅱf的進口相連通，所述超高壓N₂/CO₂緩沖罐Ⅱf的CO氣體出口S1與三通管接頭Ⅱ4相連通，所述的三通管接頭Ⅱ4分別與管道支管M、管道支管N相連接，所述的管道支管M與粉煤輸送系統(tǒng)Ⅱa相連通，所述的管道支管N通過氣體輸送管道與五環(huán)氣化爐Ⅱb相連通；所述超高壓N₂/CO₂緩沖罐Ⅱf的CO氣體出口S2通過氣體輸送管道與激冷氣壓縮機Ⅱg的進口相連通，激冷氣壓縮機Ⅱg的出口通過輸送管道與五環(huán)氣化爐的進口相連通；所述的N₂/CO₂壓縮機Ⅱe設(shè)有常壓CO₂氣體出口T2，所述的氣體出口T2通過氣體輸送管道與工業(yè)級液體二氧化碳生產(chǎn)裝置Ⅰk的進料口相連接。

所述的CO₂連通管網(wǎng)的兩端分別與殼牌氣化爐、五環(huán)氣化爐相連通，CO₂連通管網(wǎng)1通過氣動開關(guān)閥Ⅰ0與殼牌氣化爐相連通、通過氣動開關(guān)閥Ⅱ0與五環(huán)氣化爐相連通；所述的粗煤氣輸送管道2兩端分別與殼牌氣化爐Ⅰb、CO變換裝置Ⅱc連通，該粗煤氣輸送管道通過氣動開關(guān)閥Ⅰ1與殼牌氣化爐Ⅰb相連通、通過氣動開關(guān)閥Ⅱ1與CO變換裝置Ⅱc相連通；所述的一氧化碳CO氣體輸送管道3兩端分別與中壓CO壓縮機、甲醇合成裝置相連通，通過氣動開關(guān)閥Ⅰ2與甲醇合成裝置相連通、通過氣動開關(guān)閥Ⅱ2與中壓CO壓縮機相連通；所述的氫氣H₂氣體輸送管道4兩端分別與變壓吸附氫氣提濃裝置、甲醇合成裝置相連通，通過氣動開關(guān)閥Ⅰ3與甲醇合成裝置相連通、通過氣動開關(guān)閥Ⅱ3與變壓吸附氫氣提濃裝置相連通。