1.本公开涉及煤气化技术领域，尤其涉及一种煤气化制取燃料和化学品的装置及系统。


背景技术：

2.煤制化学品是实现中国以“煤代油”能源战略，保证国家能源安装的重要途径之一。目前，煤基化学品生产中，较多的为甲醇、乙二醇、乙醇和烃类，但我国甲醇、乙二醇产能已过剩，而乙醇和烃类的供应能力有限。
3.煤气化技术是洁净高效利用煤的一种重要方式，具体是煤与气化剂在气化炉中进行气化反应，得到粗煤气和灰渣，通过对粗煤气进行处理即可得到燃料甲烷。
4.现有技术是利用不同的产品链分别对化学品和燃料进行制取的，即，煤制化学品和煤制燃料是利用不同的制取系统进行制取的，导致煤化工产品链单一，因此，如何通过煤气化技术同时制取燃料甲烷和化学品成为亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种煤气化制取燃料和化学品的装置及系统。
6.第一方面，本公开提供一种煤气化制取燃料和化学品的装置，包括飞灰分离模块、粗煤气冷却净化模块、酸性气体脱除模块、煤气分离模块、化学品合成模块以及产品分离模块；
7.所述飞灰分离模块与气化炉的气体出口连通，所述飞灰分离模块用于对由所述气体出口排出的含尘粗煤气进行分离，以得到粗煤气和飞灰；所述粗煤气冷却净化模块与所述飞灰分离模块的粗煤气出口连通，所述粗煤气冷却净化模块用于对所述粗煤气进行冷却净化处理；
8.所述酸性气体脱除模块的气体入口与所述粗煤气冷却净化模块连通，所述酸性气体脱除模块用于对经冷却净化处理后的粗煤气进行二氧化碳脱除处理，以得到包含有一氧化碳、氢气和甲烷的第一气体；所述酸性气体脱除模块具有可供二氧化碳排出的二氧化碳出口和可供所述第一气体排出的第一气体出口；
9.所述煤气分离模块与所述第一气体出口连通，所述煤气分离模块用于对所述第一气体进行分离处理，以分离出甲烷和第二气体，所述第二气体包括一氧化碳和氢气；所述煤气分离模块具有可供甲烷排出的甲烷出口和可供第二气体排出的第二气体出口；
10.所述二氧化碳出口和所述第二气体出口分别与所述化学品合成模块连通，以使至少部分所述二氧化碳和所述第二气体进入至所述化学品合成模块中发生催化反应，以得到合成产品；所述产品分离模块与所述化学品合成模块连通，用于对所述合成产品进行分离处理，以分离出乙醇和烯烃。
11.可选的，所述装置还包括甲烷重整模块和变换处理模块；
12.所述甲烷重整模块具有可供二氧化碳进入的二氧化碳进口以及与所述甲烷出口连通的甲烷入口，所述甲烷重整模块用于使二氧化碳和至少部分所述甲烷进入至所述甲烷重整模块中发生甲烷重整反应，以得到包含一氧化碳、氢气和二氧化碳的合成气；
13.所述变换处理模块与所述甲烷重整模块连通，用于对所述合成气中的氢碳比进行调控，以得到氢碳比为预设比值的原料气，并对所述原料气进行冷却处理；
14.所述化学品合成模块具有原料气入口，以使经冷却处理后的原料气进入所述化学品合成模块内进行所述催化反应。
15.可选的，所述二氧化碳进口与所述二氧化碳出口连通，以使所述酸性气体脱除模块脱除的二氧化碳的其中一部分经所述二氧化碳进口进入至所述甲烷重整模块中。
16.可选的，所述变换处理模块包括变换单元以及与所述变换单元连接的换热单元；
17.所述变换单元与所述甲烷重整模块连通，用于对所述合成气中的氢碳比进行调控以得到所述原料气；所述换热单元用于对所述原料气进行冷却处理，并使经冷却处理后的原料气经所述原料气入口进入至所述化学品合成模块中。
18.可选的，所述预设比值的范围为1.5～3。
19.可选的，所述粗煤气冷却净化模块包括余热回收单元和除尘净化单元；
20.所述余热回收单元与所述粗煤气出口连通，所述余热回收单元用于对所述粗煤气进行降温处理，且使降温后的粗煤气进入至所述除尘净化单元中；
21.所述除尘净化单元用于对经降温后的粗煤气进行净化冷却处理，并使经净化冷却后的粗煤气经所述气体入口进入至所述酸性气体脱除模块中。
22.可选的，所述除尘净化单元包括除尘单元和净化降温单元；
23.所述除尘单元与所述余热回收单元连通，用于对经降温后的粗煤气进行过滤处理，所述除尘单元具有可供经过滤处理后的气体排出的排气口；
24.所述净化降温单元与所述排气口连通，用于对由所述排气口排出的气体进行净化降温处理，且使经净化降温处理后的气体经所述气体入口进入至所述酸性气体脱除模块中。
25.可选的，所述装置还包括残渣燃烧锅炉模块；
26.所述残渣燃烧锅炉模块具有与所述气化炉的排渣口连通的灰渣入口、可供所述飞灰进入的飞灰入口以及可供所述粗煤气冷却净化模块过滤出来的粉尘进入的粉尘入口，以使所述飞灰、所述粉尘和由所述排渣口排出的灰渣在所述残渣燃烧锅炉模块中发生燃烧反应。
27.可选的，所述残渣燃烧锅炉模块具有蒸汽出口，所述蒸汽出口与所述气化炉的气化剂入口连通。
28.第二方面，本公开提供一种煤气化制取燃料和化学品的系统，包括气化炉以及如上所述的煤气化制取燃料和化学品的装置；
29.所述气化炉具有所述气体出口，所述飞灰分离模块与所述气体出口连通。
30.本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
31.本公开提供的煤气化制取燃料和化学品的装置及系统，通过飞灰分离模块对气化炉排出的含尘粗煤气进行分离，通过粗煤气冷却净化模块对分离出的粗煤气进行冷却净化处理，然后将冷却净化处理后的粗煤气通入至酸性气体脱除模块中，通过酸性气体脱除模
块对其进行二氧化碳脱除处理，以分离出二氧化碳和第一气体(第一气体以一氧化碳、氢气和甲烷为主)，将第一气体通入煤气分离模块中，将至少部分二氧化碳通入化学品合成模块中，煤气分离模块对进入其内的第一气体进行分离，从而分离得到燃料甲烷和第二气体(第二气体以一氧化碳和氢气为主)，再将第二气体通入化学品合成模块中，进入至化学品合成模块中的第二气体和二氧化碳在化学品合成模块中发生催化反应，得到以乙醇、烯烃为主的合成产品，最后通过产品分离模块对该合成产品进行分离，从而分离得到化学品乙醇和烯烃。也就是说，本公开提供的煤气化制取燃料和化学品的装置及系统在实现燃料甲烷制取的同时，制取出化学品乙醇和烯烃，即实现了燃料和化学品的联产，解决了现有煤化工产品链单一的问题，同时将制取过程中产生的二氧化碳转化为高附加值的燃料和化学品，实现二氧化碳的资源化利用，实现了二氧化碳的负碳转化，提高了整体技术经济性。
附图说明
32.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
33.为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1为本公开实施例所述的煤气化制取燃料和化学品的系统的结构示意图。
35.其中，100、系统；10、装置；1、飞灰分离模块；11、粗煤气出口；12、飞灰出口；2、粗煤气冷却净化模块；21、余热回收单元；22、除尘净化单元；221、除尘单元；222、净化降温单元；223、排气口；3、酸性气体脱除模块；31、气体入口；32、二氧化碳出口；321、第一出口；322、第二出口；33、第一气体出口；4、煤气分离模块；41、第一气体入口；42、第二气体出口；43、甲烷出口；5、化学品合成模块；51、第二气体入口；52、二氧化碳入口；53、原料气入口；54、合成产品出口；6、产品分离模块；61、合成产品入口；62、乙醇出口；63、烯烃出口；7、甲烷重整模块；71、甲烷入口；72、二氧化碳进口；73、合成气出口；8、变换处理模块；81、变换单元；82、换热单元；9、残渣燃烧锅炉模块；91、灰渣入口；92、飞灰入口；93、粉尘入口；94、蒸汽出口；20、气化炉；200、备煤单元；201、气体出口；202、排渣口；203、排渣系统。
具体实施方式
36.为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
37.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
38.实施例一
39.参照图1所示，本实施例提供一种煤气化制取燃料和化学品的装置10。该装置10包括：飞灰分离模块1、粗煤气冷却净化模块2、酸性气体脱除模块3、煤气分离模块4、化学品合成模块5以及产品分离模块6。
40.该煤气化制取燃料和化学品的装置10用于与气化炉20配套使用，气化炉20比如可以是加压流化床气化炉。气化炉20用于进行煤气化反应。来自备煤单元200的粒度小于5mm、含水量小于5wt％的炉煤送入气化炉20中，在气化炉20中与过热蒸汽、氧气混合气体反应，得到含尘粗煤气和灰渣。气化炉20具有气体出口201和排渣口202，含尘粗煤气由气体出口201排出，灰渣由排渣口202排出。具体实现时，排渣口202连接有排渣系统203，灰渣经排渣系统203降温后排出。
41.其中，飞灰分离模块1与气化炉20的气体出口201连通，飞灰分离模块1用于对由气体出口201排出的含尘粗煤气进行分离，以得到粗煤气和飞灰。飞灰分离模块1具有飞灰出口12和粗煤气出口11，分离出的飞灰可经飞灰出口12排出，分离出的粗煤气可经粗煤气出口11排出。粗煤气冷却净化模块2与飞灰分离模块1的粗煤气出口11连通，粗煤气冷却净化模块2用于对粗煤气进行冷却净化处理。
42.酸性气体脱除模块3具有气体入口31、二氧化碳出口32和第一气体出口33，其中，气体入口31与粗煤气冷却净化模块2连通，以使经粗煤气冷却净化模块2进行冷却净化后的粗煤气经气体入口31进入至酸性气体脱除模块3中。酸性气体脱除模块3用于对经冷却净化处理后的粗煤气进行二氧化碳脱除处理，以得到包含有一氧化碳、氢气和甲烷的第一气体，即得到以一氧化碳、氢气和甲烷为主的第一气体。其中，第一气体可从第一气体出口33排出，二氧化碳可从二氧化碳出口32排出。
43.煤气分离模块4具有第一气体入口41、甲烷出口43和第二气体出口42，第一气体入口41与第一气体出口33连通，以使第一气体进入至煤气分离模块4中。煤气分离模块4用于对第一气体进行分离处理，以分离出甲烷和第二气体，其中，第二气体包括一氧化碳和氢气，即，第二气体为一氧化碳和氢气的合成气。甲烷可从甲烷出口43排出，从而可获取燃料甲烷。第二气体可从第二气体出口42排出。
44.上述二氧化碳出口32和第二气体出口42分别与化学品合成模块5连通，以使至少部分二氧化碳和第二气体进入至化学品合成模块5中发生催化反应，以得到合成产品。具体地，化学品合成模块5具有二氧化碳入口52、第二气体入口51和合成产品出口54。其中，二氧化碳入口52与二氧化碳出口32连通，以使酸性气体脱除模块3脱除出来的至少部分二氧化碳经二氧化碳入口52进入至化学品合成模块5中。其中，第二气体入口51与第二气体出口42连通，以使煤气分离模块4分离出来的第二气体依次经第二气体出口42、第二气体入口51进入至化学品合成模块5中。
45.进入至化学品合成模块5中的第二气体和二氧化碳在催化剂作用下，一氧化碳和二氧化碳发生加氢催化反应，得到以乙醇、烯烃为主的合成产品。具体实现时，采用的催化剂比如可以为co基催化剂、zn系列催化剂、mo基催化剂、rh基催化剂。控制催化转化的反应条件可以为：温度250-400℃、压力为0.1-3mpa，控制气体中h2/(co+co2)＝1.5～3。第二气体和二氧化碳在催化剂作用下具体发生如下反应：co+co2+h2
→
ch3ch2oh(乙醇)+c2-c4＝(烯烃)+其他杂质产物
46.产品分离模块6与化学品合成模块5连通，具体地，产品分离模块6具有合成产品入口61、乙醇出口62和烯烃出口63。合成产品入口61与化学品合成模块5的合成产品出口54连通，以使合成产品进入至产品分离模块6中。产品分离模块6用于对合成产品进行分离处理，以分离出乙醇和烯烃。其中，乙醇经乙醇出口62排出，烯烃从烯烃出口63排出，从而获得化
学品乙醇和烯烃。
47.本实施例提供的煤气化制取燃料和化学品的装置10，通过飞灰分离模块1对气化炉20排出的含尘粗煤气进行分离，通过粗煤气冷却净化模块2对分离出的粗煤气进行冷却净化处理，然后将冷却净化处理后的粗煤气通入至酸性气体脱除模块3中，通过酸性气体脱除模块3对其进行二氧化碳脱除处理，以分离出二氧化碳和第一气体(第一气体以一氧化碳、氢气和甲烷为主)，将第一气体通入煤气分离模块4中，将至少部分二氧化碳通入化学品合成模块5中，煤气分离模块4对进入其内的第一气体进行分离，从而分离得到燃料甲烷和第二气体(第二气体以一氧化碳和氢气为主)，再将第二气体通入化学品合成模块5中，进入至化学品合成模块5中的第二气体和二氧化碳在化学品合成模块5中发生催化反应，得到以乙醇、烯烃为主的合成产品，最后通过产品分离模块6对该合成产品进行分离，从而分离得到化学品乙醇和烯烃。也就是说，本公开提供的煤气化制取燃料和化学品的装置10及系统100在实现燃料甲烷制备的同时，制备出了化学品乙醇和烯烃，即实现了燃料和化学品的联产，解决了现有煤化工产品链单一的问题，同时将酸性气体脱除模块3脱除出来的至少部分二氧化碳通入化学品合成模块5中，使其作为化学品制取原料，即，将制取过程中产生的二氧化碳转化为高附加值的燃料和化学品，实现二氧化碳的资源化利用，实现了二氧化碳的负碳转化，提高了整体技术经济性。
48.继续参照图1所示，该装置10还可以包括：甲烷重整模块7和变换处理模块8。其中，甲烷重整模块7具有可供二氧化碳进入的二氧化碳进口72以及与甲烷出口43连通的甲烷入口71，甲烷重整模块7用于使二氧化碳和至少部分甲烷进入至甲烷重整模块7中发生甲烷重整反应，以得到包含一氧化碳、氢气和二氧化碳的合成气。合成气可由甲烷重整模块7的合成气出口73排出。
49.比如对于天然气产品市场不景气的情况，可考虑减少甲烷产品规模，将从煤气分离模块4中分离出来的至少部分甲烷通入甲烷重整模块7中，同时通过二氧化碳进口72向甲烷重整模块7中通入二氧化碳，使得甲烷重整模块7中发生如下反应：
50.co2+ch4
→
h2+co
51.也就是说，可以将获得的甲烷的全部或者部分通入甲烷重整模块7中，以使甲烷和二氧化碳在甲烷重整模块7中发生反应，以获得能够制取化学品的原料气。具体通入的甲烷量可根据甲烷产品所需规模、天然气产品市场情况等进行具体设定。
52.其中，变换处理模块8与甲烷重整模块7连通，用于对合成气中的氢碳比进行调控，以得到氢碳比为预设比值的原料气，并对原料气进行冷却处理。较为优选的，该预设比值可以设置在1.5～3之间，从而能够进一步提高最终获得的化学品的产率。
53.化学品合成模块5的原料气入口53与变换处理模块8连通，以使经冷却处理后的原料气进入化学品合成模块5内进行上述催化反应，以得到化学品。也就是说，通过将获取的甲烷进行进一步转化，以提高所获得的化学品的产量，进而满足化学品的较大需求。
54.具体地，可使甲烷重整模块7的二氧化碳进口72与酸性气体脱除模块3的二氧化碳出口32连通，以使所述酸性气体脱除模块3脱除的二氧化碳的其中一部分经二氧化碳进口72进入至甲烷重整模块7中，在实现对甲烷进行重整的同时，有效利用了过程中产生的二氧化碳，实现了二氧化碳的资源化利用，实现二氧化碳的负碳转化。
55.参照图1所示，在一种可行的实现方式中，二氧化碳出口32具体可包括第一出口
321和第二出口322，具体可将第一出口321与化学品合成模块5连通，将第二出口322与甲烷重整模块7的二氧化碳进口72连通，从而使酸性气体脱除模块3脱除出来的二氧化碳的其中一部分经第一出口321排出，进而进入至化学品合成模块5中，且脱除出来的二氧化碳的其中另一部分经第二出口322排出，进而进入至甲烷重整模块7中，使得二氧化碳得以更好的利用。
56.其中，变换处理模块8具体可包括：变换单元81以及与变换单元81连接的换热单元82。具体地，变换单元81与甲烷重整模块7连通，用于对合成气中的氢碳比进行调控以得到原料气。换热单元82用于对原料气进行冷却处理，并使经冷却处理后的原料气经原料气入口53进入至化学品合成模块5中。
57.继续参照图1所示，粗煤气冷却净化模块2具体可包括：余热回收单元21和除尘净化单元22。其中，余热回收单元21与粗煤气出口11连通，余热回收单元21用于对粗煤气进行降温处理，且使降温后的粗煤气进入至除尘净化单元22中。除尘净化单元22用于对经降温后的粗煤气进行净化冷却处理，并将经净化冷却后的粗煤气经气体入口31进入至酸性气体脱除模块3中。
58.其中，除尘净化单元22具体可包括：除尘单元221和净化降温单元222。除尘单元221与余热回收单元21连通，用于对经降温后的粗煤气进行过滤处理，除尘单元221具有可供经过滤处理后的气体排出的排气口223和可供过滤出来的粉尘排出的粉尘出口。净化降温单元222与排气口223连通，用于对由排气口223排出的气体进行净化降温处理，且使经净化降温处理后的气体经气体入口31进入至酸性气体脱除模块3中。
59.此外，该装置10还可以包括：残渣燃烧锅炉模块9。残渣燃烧锅炉模块9具有与气化炉20的排渣口202连通的灰渣入口91、可供飞灰进入的飞灰入口92以及可供除尘净化单元22过滤出来的粉尘进入的粉尘入口93，以使飞灰、粉尘和由排渣口202排出的灰渣在残渣燃烧锅炉模块9中发生燃烧反应。
60.也就是说，由排渣口202排出的灰渣、由飞灰分离模块1分离出来的飞灰以及经粗煤气冷却净化模块2过滤出来的粉尘一并进入至残渣燃烧锅炉模块9中进行燃烧反应，消耗飞灰、灰渣和粉尘中的碳，提高了碳转化率。
61.残渣燃烧锅炉模块9还具有蒸汽出口94，蒸汽出口94与气化炉20的气化剂入口连通。即，残渣燃烧锅炉模块9中燃烧放出的热量能够将锅炉水转化为蒸汽，蒸汽经蒸汽出口94排出，进而从气化剂入口进入至气化炉20中，作为气化剂使用，使蒸汽得以有效利用，且降低了气化成本。
62.本公开提供的煤气化制取燃料和化学品的装置10，能够生产以甲烷、烯烃、乙醇为主的燃料和化学品，将分离出甲烷产品的煤气化其他产物co、h2、co2直接合成烯烃、乙醇高附加值化学品，获取甲烷的同时，联产市场应用前景良好的化学品，实现燃料和化学品联产，提升工艺整体技术经济性，同时避免产品链单一的短板。另外，解决了煤化工二氧化碳排放大的问题，将二氧化碳作为原料转化为高附加值的燃料和化学品，实现二氧化碳的“资源化”利用，实现co2负碳转化和低碳经济！
63.实施例二
64.参照图1所示，本实施例提供一种煤气化制取燃料和化学品的系统100，该系统100包括气化炉20以及煤气化制取燃料和化学品的装置10。
65.其中，该气化炉20比如可以是加压流化床气化炉。气化炉20具有气体出口201和排渣口202。其中，煤气化制取燃料和化学品的装置10中的飞灰分离模块1与气体出口201连通。
66.本实施例中的煤气化制取燃料和化学品的装置10与实施例一提供的煤气化制取燃料和化学品的装置10的具体结构和实现原理相同，并能带来相同或者类似的技术效果，在此不再一一赘述，具体可参照实施例一的描述。
67.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
68.以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。