一种煤气化耦合高温电解水制备含氢产品的方法及系统

本发明涉及煤气化工艺，尤其涉及一种煤气化耦合高温电解水制备含氢产品的方法及系统。

背景技术：

1、传统煤气化制化学品工艺路线中，得到的合成气需要通过水气变换调整碳氢比以实现化学品的生产，水气变换产生的大量co2需要通过低温甲醇洗等工段去除。传统工艺路线碳原子利用率不高、水气变换调整碳氢比造成co2大量排放。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种煤气化耦合高温电解水制备含氢产品的方法及系统，解决传统煤气化制化学品碳原子利用率不高、水气变换调整碳氢比造成co2大量排放的问题。

2、本发明提供了一种煤气化耦合高温电解水制备含氢产品的方法，包括以下步骤：

3、a)将干煤粉/水煤浆进行气化，得到合成气；

4、所述气化需要的氧气由高温电解水制得；

5、b)通过中温变压吸附工艺对所述合成气进行酸性气体精脱；

6、c)将所述精脱后的合成气与所述高温电解水得到的氢气混合，调整碳氢比，进行合成反应，得到含氢产品。

7、优选的，步骤a)中，所述气化的压强为2.5～8.7mpa，温度为1100～1300℃。

8、优选的，步骤a)中，所述高温电解水的温度为100～250℃，高温电解水的压力为0.1～4.6mpa。

9、优选的，步骤b)中，所述中温变压吸附的温度为100～450℃，压力为0～8.7mpa。

10、优选的，步骤b)中，所述中温变压吸附采用的吸附剂包括中温吸附剂，所述中温吸附剂包括疏水活性炭、水滑石基吸附剂、氮基活性炭、na2o修饰的al2o3吸附剂中的至少一种。

11、优选的，所述吸附剂中，中温吸附剂的质量含量为5％～100％。

12、优选的，步骤c)中，将所述精脱后的合成气与所述高温电解水得到的氢气混合前，还包括：

13、将所述精脱后的合成气加压，将所述高温电解水得到的氢气加压；

14、将所述精脱后的合成气加压至1～50mpa；

15、将所述高温电解水得到的氢气加压至1～50mpa。

16、本发明还提供了一种煤气化耦合高温电解水制备含氢产品的系统，包括：

17、煤气化炉；所述煤气化炉设置氧气进口、副产蒸汽出口和合成气出口；

18、高温碱性水电解槽；所述高温碱性水电解槽设置氧气出口、氢气出口和热气体进口以及原料水进口；所述高温碱性水电解槽的氧气出口与所述煤气化炉的氧气进口相连；所述高温碱性水电解槽的副产蒸汽进口与所述煤气化炉的副产蒸汽出口相连；

19、变压吸附系统；所述变压吸附系统为中温变压吸附系统或变温变压吸附系统；所述变压吸附系统的气体进口与所述煤气化炉的合成气出口相连；

20、合成装置；所述合成装置设置第一气体进口和第二气体进口；所述合成装置的第一气体进口与所述变压吸附系统的气体出口相连，所述合成装置的第二气体进口与所述高温碱性水电解槽的氢气出口相连。

21、优选的，所述煤气化耦合高温电解水制备含氢产品的系统还包括第一气体压缩装置；

22、所述第一气体压缩装置的气体进口与所述变压吸附系统的气体出口相连，所述第一气体压缩装置的气体出口与所述合成装置的第一气体进口相连。

23、优选的，所述煤气化耦合高温电解水制备含氢产品的系统还包括第二气体压缩装置；

24、所述第二气体压缩装置的气体进口与所述高温碱性水电解槽的氢气出口相连，所述第二气体压缩装置的气体出口与所述合成装置的第二气体进口相连。

25、本发明提供了一种煤气化耦合高温电解水制备含氢产品的方法，包括以下步骤：a)将干煤粉/水煤浆进行气化，得到合成气；所述气化需要的氧气由高温电解水制得；b)通过中温变压吸附工艺对所述合成气进行酸性气体精脱；c)将所述精脱后的合成气与所述高温电解水得到的氢气混合，调整碳氢比，进行合成反应，得到含氢产品。本发明中，在煤气化耦合高温电解水制备含氢产品的路线下，水气变换工段由高温电解水系统替代，通过提供氢气来调整碳氢比，同时避免水气变换工段排放大量co2。并且，高温电解水为煤气化提供氧气；调整氢气组分后，针对煤气化后co2、h2s气体杂质，通过中温变压吸附工艺高效灵活地去除多余的co2、h2s气体，以解决传统煤气化制化学品碳原子利用率不高、水气变换调整碳氢比造成co2大量排放的问题。

技术特征：

1.一种煤气化耦合高温电解水制备含氢产品的方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a)中，所述气化的压强为2.5～8.7mpa，温度为1100～1300℃。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a)中，所述高温电解水的温度为100～250℃，高温电解水的压力为0.1～4.6mpa。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b)中，所述中温变压吸附的温度为100～450℃，压力为0～8.7mpa。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b)中，所述中温变压吸附采用的吸附剂包括中温吸附剂，所述中温吸附剂包括疏水活性炭、水滑石基吸附剂、氮基活性炭、na2o修饰的al2o3吸附剂中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述吸附剂中，中温吸附剂的质量含量为5％～100％。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤c)中，将所述精脱后的合成气与所述高温电解水得到的氢气混合前，还包括：

8.一种煤气化耦合高温电解水制备含氢产品的系统，包括：

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述煤气化耦合高温电解水制备含氢产品的系统还包括第一气体压缩装置；

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述煤气化耦合高温电解水制备含氢产品的系统还包括第二气体压缩装置；

技术总结本发明涉及煤气化工艺技术领域，尤其涉及一种煤气化耦合高温电解水制备含氢产品的方法及系统。所述方法包括：A)将干煤粉/水煤浆进行气化，得到合成气；所需氧气由高温电解水制得；B)通过中温变压吸附工艺对合成气进行酸性气体精脱；C)将精脱后的合成气与高温电解水得到的氢气混合，调整碳氢比，进行合成反应，得到含氢产品。水气变换工段由高温电解水系统替代，通过提供氢气来调整碳氢比，同时避免水气变换工段排放大量CO<subgt;2</subgt;。并且，高温电解水为煤气化提供氧气；调整氢气组分后，通过特定吸附工艺高效灵活去除煤气化后多余杂质气体，以解决传统煤气化制化学品碳原子利用率不高、水气变换调整碳氢比造成CO<subgt;2</subgt;大量排放的问题。技术研发人员：史翊翔,李爽,刘帅,朱炫灿,张幔,蔡宁生受保护的技术使用者：清华大学技术研发日：技术公布日：2024/7/4