CN100584924C - 一种以可燃含碳固体为原料联产油品、甲醇和电能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种以可燃含碳固体为原料联产油品、甲醇和电能的方法，该方法至少通过气化工段、合成工段、尾气处理工段、产品深加工工段、发电工段来实现：在气化工段中，用可燃含碳固体制备合成气；在合成工段中，用合成气进行甲醇合成和费托合成；在尾气处理工段中，对至少一部分合成工段的尾气进行处理，回收气体中部分组分；在产品深加工工段中，将粗费托合成产品加工成成品油，粗甲醇精制为精甲醇；在发电工段中，主要利用合成工段尾气以及副产的蒸汽来发电。

Description

一种以可燃含碳固体为原料联产油品、甲醇和电能的方法

技术领域

本发明涉及一种以可燃含碳固体为原料联产油品、甲醇和电能的方法。

背景技术

以煤等可燃含碳固体为原料的电、燃料及其他化学品的多联产技术是21世纪清洁能源的重要发展方向。如煤基多联产系统，即是以煤气化生产的合成气为核心，同时生产化学品和电能的一体化过程。原料煤中的能量一部分转化为电能，一部分储存到以液体燃料为代表的化学品中。

目前多联产技术的应用中，除煤外，其余可燃含碳固体也可以作为制备合成气的来源，如渣油、废木、石油焦以及垃圾等，但一般多与煤进行一起混烧。如德国黑水泵厂即采用煤和城市垃圾混烧气化，获得合成气用于发电；美国的Tampa电厂的IGCC流程则使用煤和石油焦混烧气化获得合成气来发电，这些工厂通过多种含碳可燃物质的混合气化均获得了较好的经济效益。

公开的专利和文献所披露的一般的多联产系统包括以下几个步骤：

(1)含碳物质的气化。含碳物质在气化反应器与含氧气体和蒸汽反应以获得合成气。

(2)合成气的净化。在典型的气化过程中，合成气由有效气体组分H₂、CO和少量杂质如H₂O、CO₂、COS和H₂S等组成。合成气在进入下游流程时一般进行净化处理，以除去或显著减少其中的H₂O、H₂S、COS和CO₂等杂质。

(3)合成气用于合成化学品。主要的产品路线有以下几种：

a.油品合成。

合成气在费托合成催化剂上发生费托合成反应。通过费托合成得到的产物种类和数量取决于很多条件，如工艺条件、催化剂等。目前商业化运行的主要有四种反应器型式：管式固定床反应器、循环流化床反应器、固定流化床反应器和浆态鼓泡床反应器。而费托合成催化剂一般有两种：钴基催化剂和铁基催化剂。费托合成反应器的产物一般由水蒸气、二氧化碳、氮气、未反应合成气(H₂和CO)、气体烃(C1-C5)，液体烃(C5+)和醇、醛、酮、酸、酯等含氧化合物组成；大部分水蒸气、液体烃产品和含氧化合物被冷凝和分离，最终反应产物一般可分为尾气、液体烃和反应水几个流股。液体烃在下游产品提质工段予以加工获得成品油，而反应水送到水处理工段处理。费托合成尾气主要由CO₂、未反应合成气(H₂+CO)、少量气态烃产品和其他组分组成。该尾气可以有部分循环回气化单元，或者循环回费托合成反应器入口，或者作为燃料燃烧。

b.甲醇合成。

合成气在甲醇合成催化剂上进行甲醇合成反应。其合成过程有高压法、中压法和低压法，主要的反应器型式有气固反应器和三相浆态床反应器。甲醇合成反应获得的产物主要是甲醇，副产物种类和量则主要取决于所用的合成条件和催化剂。如采用高压法锌铬催化剂会生成较多的如二甲醚和异丁醇；采用低压法铜系催化剂获得的副产物较少。

(4)煤气化联合循环发电(IGCC)。

所谓联合循环就是通过将在中低温区工作的蒸汽轮机的朗肯循环和在高温区工作的燃气轮机的布雷登循环的叠置，组成一个总能系统循环，由于它有很高的燃气初温(1200℃～1500℃)和蒸汽作功后很低的终温(30～40℃)，实现了热能的梯级利用，使总的循环效率很高。而IGCC系统则是利用含碳物料气化获得的合成气作为燃气来进行联合循环发电。对于多联产系统，除去用于合成油品或化学品的部分外，合成气主要作为燃料燃烧，去气体透平系统产电。热的透平弛放气通过热回收系统副产高压蒸汽，该高压蒸汽可以膨胀通过蒸汽透平来驱动电机产生额外的电力。

常规燃煤发电存在两个主要问题：高硫排放以及煤作为固体难以处理。因此，将煤气化转化为合成气再进行联合循环发电的IGCC系统在环境保护方面具有很大的优越性。此外，通过IGCC过程可以有效的从气体中脱除和收集CO₂，若加以收集处理，如注入地下储存或采用化学稳定法生成碳酸矿物质，可以减少温室气体二氧化碳排放量，在对二氧化碳排放量要求越来越严格控制的将来，经济上是有意义的。

由于电力公司为公共事业公司，需要尽可能的满足公众用电需求。而用电需求变化较为剧烈，峰值负荷可能高达正常负荷的3倍左右。为满足峰值需求的处理方法之一就是建设多套并行的发电设备，可以运行足够多的设备来提供所需的电力。但若要迅速提高或降低气体生产速率，往往需要进行气体燃料的储存。

在此背景下，采用化学品和电的多联产技术的IGCC和化工厂可以利用合成的化学品作为储备燃料满足峰值发电需求，既实现了能源的洁净利用，又实现了下游能源产品的多样化，能够根据市场需要灵活的调整产品结构，市场竞争力很强。与单纯的煤炭发电、煤液化、IGCC、其他化学品生产相比，可以同时满足效率、成本、环境等各方面的要求。

下面的几个专利涉及现有主要的联合化工厂/IGCC电厂操作技术。

美国专利4,092,825公开了一种气化固体含碳原料为合成气，一部分合成气与费托合成催化剂形成可凝烃，另外一部分合成气燃烧发电的过程。而所获得的可凝烃可用作燃料以生产更多电能来满足峰值负荷。

美国专利5,543,437公开了一种从煤基合成气制备费托合成产品及发电的方法。以一个变化的产率生产费托合成产品，以满足合成气作为发电燃料需求的变化。

美国专利5,179,129公开了一个多级液相甲醇工厂和标准GCC系统的集成系统。甲醇反应器的余热用于加热反应器进料气和锅炉给水，或者副产蒸汽以产生额外的电力。

美国专利4,676,063公开了一个具有并行模块的操作灵活的甲醇合成/GCC系统。从酸性气体脱除系统回收的热量送到甲醇工厂以在水煤气变换反应前用水蒸气饱和合成气进料流股，以增加进甲醇合成反应器的气体流股中氢气的量。在GCC系统中不使用甲醇系统回收的热量。

美国专利4,273,743公开了一个化学反应系统(主要是合成氨)，提供热量给半闭式布雷登循环电厂，实现联产电和化学品。此专利也特别提到了甲醇合成。

英国专利2,075,124公开了一个GCC/甲醇工厂，其中甲醇可以作为辅料燃烧以实现快速开车和具备优越的用电负荷跟踪能力。同时利用甲醇合成副产蒸汽在蒸汽透平中发电。

美国专利20050150820提供了一种气化、烃合成和石油炼制相集成的过程，主要是石油炼制重产品的利用，并采用膜分离器将一部分合成气分为贫氢和富氢流股，富氢流股与合成气混合调节H₂/CO比，去费托合成，另一部分富氢流股经PSA脱氢后作为第二股贫氢流股与前述贫氢流股去公用工程单元副产蒸汽和发电。

美国专利20030083391提供了一种同时发电和生产液体烃的过程，在气化获得合成气后，合成气一部分去费托合成生成液体烃，费托合成的尾气与另一部分合成气混合去燃气-蒸汽联合循环发电单元发电。

美国专利20020120017提出的是一种发电、生产二氧化碳和烃的过程，从H/C小于2的原料产生H/C比大于2的烃。其特点在于，费托合成产物分离为石脑油、柴油和石蜡组分，气化炉和费托合成反应器副产的热量副产蒸汽去联合循环工厂的蒸汽透平发电，尾气去联合循环工厂的燃气透平发电。

美国专利4,549,396提供一个用煤发电的过程，通过将煤气化为合成气和燃烧合成气来发电，其特点在于使用空气来气化，而且合成气转化为液体烃混合物和C4以下气体，C4以下气体用于燃烧发电，液体烃混合物用于峰值发电。

美国专利4,092,825提供了一个由固体含碳物质发电的过程，通过气化获得合成气，一部分合成气在催化剂作用下生成混合物，其中的含氧化合物加氢转换为烃类，获得的C3以上烃及另一部分合成气用于发电。

美国专利3,986,349提供一个气化固体含碳燃料来发电的过程，通过气化获得合成气，一部分合成气在催化剂作用下生成混合物，混合物分为三相，气相、水相和油相，用另一部分合成气、合成尾气和液体烃产品来发电。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种更为高效、经济、灵活的以可燃含碳固体为原料联产油品、甲醇和电能的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种以可燃含碳固体为原料联产油品、甲醇和电能的方法，该方法至少通过以下工段来实现：气化工段、合成工段、尾气处理工段、产品深加工工段、发电工段；实现该方法至少包括以下步骤：

(1)在气化工段，可燃含碳固体原料与含氧气体、蒸汽发生反应生成粗合成气，至少一部分粗合成气通过水蒸汽变换反应将一氧化碳全部或部分转化为二氧化碳，所有的粗合成气均经净化处理除去硫、水分和大部分二氧化碳后去下一工段；

(2)合成工段至少包括一个费托合成反应器和一个甲醇合成反应器，每一个反应器的原料气可以使用合成气，也可以使用其他反应器出口的尾气，还可以使用合成气和尾气的混合气；

(3)在合成工段的费托合成反应器中，原料气在催化剂的作用下发生反应，反应产物通过后续的冷却和分离等工序获得液体烃类混合物、含有有机含氧化合物的反应水以及尾气，一部分尾气去尾气处理工段；

(4)在合成工段的甲醇合成反应器中，原料气在催化剂的作用下获得粗甲醇和尾气，一部分尾气去尾气处理工段；

(5)在尾气处理工段中，来自合成工段的尾气回收部分气体组分后去发电工段；

(6)在产品深加工工段中，合成工段，或者合成工段和尾气处理工段一起获得的液体烃类混合物，在催化剂作用下用氢气予以加氢提质，并分离为成品油；

(7)在产品深加工工段中，来自合成工段甲醇合成反应器获得的粗甲醇经过分离获得精甲醇产品；

(8)在产品深加工工段中，来自合成工段费托合成反应器所生成的含有有机含氧化合物的反应水分离回收其中的醇、醛、酮、酯、醚等非酸有机含氧化合物；

(9)发电工段包括燃气-蒸汽透平联合循环发电机组和蒸汽透平发电机组；燃气-蒸汽透平联合循环发电机组所用燃料气主要为前面所述各工段的尾气，在用电高峰值和非正常工况时，可使用储备的产品和副产品来作为补充燃料；蒸汽透平发电机组使用前面所述各工段副产的蒸汽来驱动发电。

所述的可燃含碳固体为煤或石油焦或者其他任何可燃的含碳量较高的固体物质，或几种物质的组合。

所述的氧化气体一般为氧气或空气，或者其他富氧气体。

所述的合成气变换和不变换的比例，合成气变换的程度取决于所需的油品、甲醇和电能的生产比例，以及所采用的甲醇合成反应器和费托合成反应器的组合配置。

所述的费托合成反应器和甲醇合成反应器可以为一级或多级串联，采用多级时，前一级的尾气全部或部分作为下一级的原料气。

所述的一级或多级串联的费托合成反应器和甲醇合成反应器，每一级由一个或多个并联的合成反应器组成。

所述的变换和未变换的合成气，根据各级不同反应器的需要配成一定组成的混合合成气，送去每个反应器的入口。

所述的尾气处理工段回收的气体组分至少包括一部分氢气，同时还可以通过深冷回收其中的低碳烃，以及其他生产过程所需的有用组分。

所述的回收的一部分氢气可以根据各级不同反应器的需要作为补充气体送去反应器入口，以调节入口气体的组成。

所述的尾气处理工段，冷冻回收得到的低碳烃组分作为液体烃类混合物的一部分送去产品深加工工段生产油品，或者继续分离来生产各种下游产品。

所述的发电工段，还可以使用一部分合成气来发电，必要时还可通过减少甲醇和油品产量的方法来获得更多的用于发电的合成气。

所述的获得的所有油品和有机化学品，均可作为发电的储备燃料。

所述的净化处理中，水需尽可能脱除，而脱除CO₂的量取决于甲醇合成的要求。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

(1)以含碳可燃固体为原料气化产生合成气为起点，以联合循环发电为核心，费托合成和甲醇合成为主产品线，在油品、甲醇、电能的生产能力之间达到一个平衡，实现了能源和资源的高效利用；

(2)通过气化后不同气体的变换和尾气的综合利用，在同一个系统中灵活的调整合成气进行甲醇合成与费托合成的比例，产品结构调整方便。

(3)通过余热回收发电，尾气燃烧发电等多手段实现能量最大限度的回收。

(4)通过多种化学品的燃料储备和必要时的化学品生产负荷的调整来满足正常和峰值用电负荷的需求。

附图说明

图1为一般的联产油品、甲醇和电能的总流程框图。

图2到图6为实施例1的各工段流程图。

图2为实施例1的气化工段流程图。

图3为实施例1的合成工段流程图。

图4为实施例1的尾气处理工段流程图。

图5为实施例1的产品深加工工段流程图，

图6为实施例1的发电工段流程图。

图7到图11为实施例2的几个工段的流程图。

图7为实施例2的气化工段流程图。

图8为实施例2的合成工段流程图。

图9为实施例2的尾气处理工段流程图。

图10为实施例2的产品深加工工段流程图，

图11为实施例2的发电工段流程图。

图12到图15为实施例3的几个工段的流程图。

图12为实施例3的气化工段流程图。

图13为实施例3的合成工段流程图。

图14为实施例3的尾气处理工段流程图。

图15为实施例3的发电工段流程图。

具体实施方式

一般的联产油品、甲醇和电能的总流程框图如图1所示。

在气化工段中，可燃含碳固体原料1在气化炉2中气化生成粗合成气，所获得的粗合成气分为流股3和流股4，其中流股3在变换单元5中通过水煤气变换反应对CO进行变换，流股4不进行变换，流股4、6分别经净化处理单元7和8处理除去硫、二氧化碳和水分后去合成工段。

在合成工段中，未变换的净化合成气10分为流股11和流股12，变换后的净化合成气9分为流股13和流股14。其中，流股11和流股13配成一定组成的甲醇合成气进入甲醇合成单元15，生成粗甲醇17和尾气18，并通过锅炉给水34副产蒸汽方式来移出甲醇合成反应热，副产蒸汽流股为35；流股12和流股14配成一定组成的费托合成气进入费托合成单元16，生成液态烃混合物20、尾气21和含有含氧化合物的反应水19，并通过锅炉给水33副产蒸汽来移出费托合成反应热，副产蒸汽流股为36。来自甲醇合成反应器的尾气18分为两部分，流股44去尾气处理工段，流股38去发电工段；来自费托合成反应器的尾气21也分为两部分，流股43去尾气处理工段，流股37去发电工段。

在尾气处理工段中，来自甲醇合成反应器的尾气流股44在尾气处理单元23回收氢气，而来自费托合成反应器的尾气流股43在尾气处理单元23回收氢气以及回收低碳烃。尾气处理单元23出口流股包括回收氢气流股28以及回收低碳烃流股32，处理后的尾气22可以作为燃料气或去火炬系统。

在产品深加工工段中，来自合成工段费托合成获得的液体烃类混合物20、回收的低碳烃32在加氢提质单元27中用氢气流股28予以加氢提质，并分离为成品油30；来自合成工段甲醇合成获得的粗甲醇在甲醇精制单元26中分离出精甲醇25作为产品；来自合成工段费托合成所生成的含氧有机反应水在反应水分离单元中分离出醇、醛、酮、酸、酯等含氧化合物29。

在发电工段中，包括燃气-蒸汽联合循环发电单元39和蒸汽发电单元41。在燃气-蒸汽联合循环发电单元39中，利用尾气37和38作为燃气来驱动燃气透平发电机组发电，并利用燃气燃烧后的高温烟气副产高压蒸汽驱动蒸汽透平发电机组进一步发电，产出电能40；在蒸汽发电单元41中，一般包括多个不同压力等级蒸汽透平发电机组，可利用发电的蒸汽包括甲醇合成副产蒸汽35、费托合成副产蒸汽36，还可以使用其他工段副产的蒸汽发电，产出电能42。

图1所示的总流程框图并未包括所有可能的实施方式，具体的实施方式将结合下面的实施例予以说明。

实施例1

图2所示为气化工段。作为气化原料的煤50为486t/h，磨碎后与321t/h的水51配成水煤浆，送入一组水煤浆气化炉52，与来自空分的430t/h高压氧气53在1350-1400℃之间进行部分氧化反应，获得以一氧化碳和氢气为主的粗合成气54。粗合成气54经过废热锅炉单元55回收热量，将气体冷却到660℃，然后进入水洗塔57洗涤并被水蒸汽饱和送出界区。此过程副产1110t/h，9.8MPa，540℃的蒸汽56，副产的蒸汽用于空分装置空压机及增压机透平的做功；而从空压机、增压机透平中再予以抽凝汽得到4.0MPa，390℃的127t/h蒸汽，分别提供给费托合成压缩机透平和甲醇循环压缩机透平做功，富余蒸汽约51t/h，送去蒸汽管网供各工段使用。获得的粗合成气58流量为1312945Nm³/h，组成为N₂：0.41％，CO₂：17.89％，CO：30.54％，H₂：28.31％，CH₄：0.08％；H₂S：0.54％；COS：0.02％；H₂O：22.21％。

粗合成气58分成两股，其中一半粗合成气59经加热升温后进入变换炉61，在变换催化剂的作用下发生水煤气变换反应，使部分CO转化为CO₂，变换率为57％。变换后的气体62进入低温甲醇洗的气体净化单元63脱除其中的CO₂、硫化物、其它杂质和水，获得净化合成气64，流量为403820Nm³/h，脱碳率93％；另外一半粗合成气直接进入净化单元65脱除CO₂、硫化物、其它杂质和水，获得另外一股净化合成气66，流量为388649Nm³/h，脱碳率99.5％。变换后的净化合成气气体64组成为H₂：0.739，CO：0.212，CO₂：0.04，CH₄：0.001，N₂：0.005，Ar：0.002，H₂O：0.001；未变换的净化合成气66气体组成为H₂：0.476，CO：0.513，CO₂：0.002，CH₄：0.001，N₂：0.004，AR：0.002，H₂O：0.002。变换过程副产4.0MPa，390℃蒸汽27t/h，送去发电工段。

变换后的净化合成气分为两股，流股67直接作为甲醇原料气使用，流量为121146Nm³/h；流股68流量为282674Nm³/h，与一部分未变换净化合成气流股69混合，混合流股71作为费托合成原料气。

未变换的净化合成气分为两股，流股69流量为330352Nm³h，与变换后合成气流股68混合，混合后的流股71流量为613026Nm³/h作为费托合成原料气；另外一股流股70流量为58297Nm³/h，送去发电。

所获得的费托合成原料气组成为：H₂：0.597，CO：0.374，CO₂：0.019；CH₄：0.001；N₂：0.005；AR：0.002；H₂O：0.001。

图3所示为合成工段，分为费托合成单元和甲醇合成单元。

来自合成气制备工段获得的新鲜合成气流股71温度为40℃，压力2.9MPa。与反应循环尾气72混合，混合后流股先后经过两级换热器73和74两级预热到140℃进入浆态床反应器75，在低温费托合成催化剂的作用下，2.8MPa，235℃下发生费托合成反应。浆态床反应器75由两个并联的反应器组成，合成气在反应器75中部分转化为液相与气相的烃类物质：分离出的液相产品76经换热器77冷却后获得石蜡产品78，产量为45.74t/h。气相产品79进入激冷塔80冷却洗涤，激冷塔底部一部分液相出料81经冷却器82冷却后获得18.28t/h高温冷凝物产品83；另外一部分液相出料84用循环泵85循环后与反应器入口气体86换热，出口气87再经换热器88进一步冷却到110℃进入塔顶，使塔顶出口气体89温度为130℃；塔顶未冷凝气体89先后经热脱盐水冷却器90和循环水冷却器91冷却至40℃后，进入高压分离器92，分离出的油相烃类物质为产量15.50t/h的低温冷凝物产品93，水相产品为富含含氧化合物的反应水94，产量94.51t/h。

高压分离器分离出来的尾气98约596225Nm³/h，分为两部分，其中流股99的流量为367587Nm³/h，经压缩机100压缩后返回反应器入口；流股101为228638Nm³/h，送去发电工段的燃气-蒸汽联合循环发电单元作为燃气发电。尾气组成为H₂O：0.003，H₂：0.498；CO：0.275；CO₂：0.164；Ar：0.005；CH₄：0.026；C₂H₄：0.002；C₂H₆：0.001；C₃H₆：0.002；C₃H₈：0.001；C₄H₈：0.002；C₄H₁₀：0.001；C₅H₁₀：0.002；C₅H₁₂：0.001；C₆H₁₂：0.001；C₇：0.001；乙醇：0.001；丙酮：0.001；N₂：0.013。

费托合成反应产生的热量通过反应器75内冷管102以锅炉水副产蒸汽的方式移走，在气包103中副产饱和蒸汽104，压力为1.6Mpa，约425t/h，分为两部分：流股105，287t/h送去发电工段的蒸汽发电单元发电；流股106，138t/h送去蒸汽管网供各工段使用。

甲醇原料气流股67流量为121146Nm³/h，与来自气液分离器的循环尾气流股107混合，与反应器出口气体108换热后进入固定床甲醇合成反应器109，在5MPa压力，220℃的入口温度下进行甲醇合成，出口温度约240℃，出口气体经反应器入口预热器110和循环冷却水冷却器111两级冷却到40℃，进入气液分离器112，分离出粗甲醇流股113，流量为41.72t/h，含有7.78wt％的水；分离出的尾气流股114流量581190Nm³/h，其中流股115循环，为545163Nm³/h；流股116流量36027Nm³/h，分为两部分，流股117，20797Nm³/h，送去尾气处理工段回收氢气；流股118，15230Nm³/h，去发电工段。

甲醇合成尾气组成为H₂：0.868，CO：0.074，CO₂：0.02，CH₄：0.004；甲醇：0.01，N₂：0.016，AR：0.006，H₂O：0.002。

甲醇合成反应器109的温度通过锅炉水来回收热量，副产2.5MPa，38t/h的蒸汽119，副产的蒸汽送去联合循环发电厂发电。

图4所示为尾气处理工段。

甲醇尾气流股117为20797Nm³/h进入变压吸附装置120分离出其中的氢气，获得99.5％氢气流股121约18051Nm³/h，该氢气流股分为两部分，其中流股122为14802Nm³/h，用于费托合成粗产品的加氢处理和裂化，流股123为3249Nm³/h，用于费托合成催化剂还原。分离出氢气后的尾气124，约2746Nm³/h去燃料气系统作为燃料使用。该尾气组成为：H₂：0.033，CO：0.54；CO₂：0.15；CH₄：0.031；甲醇：0.071；N₂：0.118；AR：0.043；H₂O：0.013。

图5所示为产品深加工工段。

如图5所示，费托合成生成的三种液相产品(低温冷凝物93、高温冷凝物83和石蜡78)混合后流股130流量为79.52t/h，首先与氢气流股131混合，经换热器132预热后，进入加氢处理反应器133。其中氢气流股131由加氢处理循环氢流股134和加氢处理补给氢流股135混合组成，而加氢处理补给氢气流股135来自尾气回收获得的氢气流股122。

在加氢处理反应器133中，在催化剂的作用下，主要进行烯烃的加氢饱和反应和杂质的加氢脱除。出口液体烃混合物136先经过热高压分离器137分离出热气相物流138和热液相物流139，热气相物流138经冷却器140冷却后进入冷高压分离器141。在冷高压分离器141中分离出以氢气为主的高压气相流股142由循环压缩机143循环回反应器入口使用，分离出的冷液相流股144与热高压分离器的热液相流股139混合进入冷低压分离器145，减压闪蒸后得到的气体146送去火炬系统，液体147引入汽提塔148。汽提塔148的气相149送去燃料气管网，底部引出液相150经加热器151加热后送去分馏塔152，在分馏塔152中分馏，塔顶产出石脑油流股153，侧线抽出柴油流股154，塔底产出尾油155去异构加氢裂化。

经过稳定加氢处理后的尾油155与异构加氢裂化后的尾油156一起，与氢气流股157混合，经加热器158预热后，进入异构裂化反应器159。其中氢气流股157由加氢处理循环氢流股160和加氢处理补给氢流股161混合组成，而加氢处理补给氢气流股161来自尾气回收的氢气流股122。

在异构裂化反应器159中，进行的主要是烃类的加氢裂化和异构反应，大分子烃类转化为小分子烃类。经过加氢裂化后的出口液体烃混合物162先经过热高压分离器163分离出热气相物流164和热液相物流165，热气相物流164经换热器166冷却后进入冷高压分离器167。在冷高压分离器167中分离出以氢气为主的高压气相流股168经循环压缩机169循环回异构裂化反应器159入口使用，分离出的冷液相流股170与热高压分离器163的热液相流股165入冷低压分离器171。减压闪蒸后得到的气体172送去火炬系统，液体173引入汽提塔174，汽提塔174的气相175送去燃料气管网，底部引出液相176经加热器177加热后送去分馏塔178，在分馏塔178中分馏。塔顶产出石脑油179，侧线抽出柴油180，塔底产出尾油156回异构加氢裂化反应器159入口。

经过加氢处理与异构裂化后共生产出石脑油17.39t/h和柴油61.54t/h。以年运行时数8000小时计，年产63.14万吨油品。共产生尾气1.09t/h，由于压力较低且量少，故不送用作燃气发电而是送去火炬系统。

费托合成装置反应水94进入精馏塔95，塔顶获得5.14t/h的含醇、醛、酮等含氧化合物(以醇为主)股96，含30wt％水分，作为燃料，塔底废水97的流量89.37t/h，含甲醇小于100ppm，送去废水处理后用于气化炉气化。

粗甲醇流股113送去甲醇精馏塔182精馏回收甲醇，塔顶获得37.80t/h的精甲醇产品183，塔底废水184送去废水处理后用于气化炉气化。以年运行时数8000小时计，年产精甲醇30.24万吨。

图6所示为发电工段，该发电工段包括蒸汽-燃气联合循环发电单元和蒸汽发电单元。

蒸汽-燃气联合循环发电单元由燃气透平发电机组和配套的蒸汽透平发电机组组成。

联合循环发电燃气机组使用的燃料气体流股有：气化工段未变换的净化合成气流股70，费托合成尾气流股101，甲醇合成尾气流股118，这三股气体混合后作为燃料气200经预热器201预热后进入燃气-蒸汽联合循环发电单元的燃气轮机202的燃烧室燃烧，燃烧室产生的高温高压燃气驱动发电机组203作功发电。燃气轮机机组出口的高温高压燃气204进入废热锅炉205，副产出6MPa的高压过热蒸汽206，进入燃气-蒸汽联合循环机组的蒸汽轮机207，驱动发电机组208作功发电。

选用了2台210MW燃气-蒸汽联合循环机组来发电。在开车期间和事故状态时，可使用部分储存的甲醇产品作为补充燃料209。

在蒸汽发电单元中，为了充分利用过程副产的蒸汽和热量，富余的少量4.0MPa蒸汽以及甲醇合成副产的饱和蒸汽均减压到1.6MPa，再与费托合成副产的饱和蒸汽混合，混合后的蒸汽流股210流量为372t/h，在预热器211中过热到280℃后，进入中低压蒸汽发电机组工段的蒸汽轮机发电机组212，驱动发电机组213发电。蒸汽轮机发电机组配置为2台30MW的机组。

实施例2

实施例2与实施例1的最大区别在于费托合成采用了两级串联式结构，其余各单元与前一实施例相似。

实施例2的气化工段如图7所示。粗合成气的制备流程、操作参数、原料用量以及粗气产量组成与实施例1相同。与实施例1主要不同之处为，全部未变换的合成气与部分变换后的合成气一起用于费托合成。

在气化炉223中，以煤220作为气化原料，与水221配成水煤浆，与高压氧气222进行煤气化反应，获得以一氧化碳和氢气为主的粗合成气224。消耗的煤量为486t/h，水量为321t/h，高压氧气为430t/h。

粗合成气224经过废热锅炉单元225回收热量，然后进入水洗塔227洗涤并被水蒸汽饱和送出界区。最终获得的粗合成气228流量为1312945Nm³/h，组成与实施例1相同。此过程副产1110t/h，9.8Mpa，540℃的蒸汽226，副产的蒸汽用于空分装置空压机及增压机透平的做功；而从空压机、增压机透平中抽凝汽得到4.0Mpa，390℃，127t/h的蒸汽，分别提供给费托合成压缩机透平和甲醇循环压缩机透平做功，富余蒸汽约51t/h，送去蒸汽管网供各工段使用。

粗合成气228分成两股，其中54％的粗合成气流股229经加热升温后进入变换炉230，在变换催化剂的作用下中发生变换反应，使部分CO转化为CO₂，变换率为57％。变换后的气体231在净化单元232中脱除其中的CO₂、硫化物、其它杂质和水，获得净化合成气233，流量为436104Nm³/h，脱碳率93％；另外46％的粗合成气流股236直接在净化单元237脱除CO₂、硫化物、其它杂质和水，获得另外一股净化合成气238，流量为356941Nm³/h，脱碳率99.5％.

变换过程副产4.0MPa，390℃蒸汽29t/h，也送去蒸汽管网供各工段使用。

由于粗合成气组成、CO变换率均与前一实施例相同，因此未变换的净化合成气气体组成、变换后的净化合成气气体组成与实施例1相同。

变换后的净化合成气233分为两股，流股234直接作为甲醇原料气使用，流量为130831Nm³/h，流股235，流量为305273Nm³/h，与未变换净化合成气流股238混合，混合后的流股流量为662216Nm³/h，作为费托合成原料气239。

所获得的费托合成原料气239组成为H₂：0.597；CO：0.375；CO₂：0.019；CH₄：0.001；N₂：0.005；AR：0.002。

实施例2的合成工段如图8所示，同样分为费托合成单元和甲醇合成单元两大块。

来自气化工段的费托合成原料气239与一级循环尾气250混合，经过换热器251和换热器252二级换热预热到140℃，进入到一级合成反应器253。一级合成反应器253为两个反应器并联，每个反应器都为浆态床反应器，操作压力为30bar，操作温度为235℃，一级两个反应器分离出石蜡流股254，流量为49.41t/h。来自反应器顶部的气体255进入到一级激冷塔256，激冷塔256塔底产物一部分流股258作为循环激冷液，经泵259输送，与反应器入口气体在换热器252中换热，并在换热器260中进一步冷却到110℃进入塔顶；激冷塔塔底产物另一部分流股257作为高温冷凝物产品，产量为19.75吨/小时。激冷塔顶部出口气体261经过冷却器262和263两级冷却到40℃后，进入高压分离器264。在高压分离器264里，混合物被分离为气液两相。液相中的油层为低温冷凝物265，产量为16.74吨/小时；液相中水相266为反应水，产量为101.69吨/小时。分离器顶部尾气267分为两部分，其中流股268为389200Nm³/h，作为循环尾气经过压缩机269压缩后与一级新鲜气239混合后返回一级合成反应器253，剩下一部分流股270，作为二级反应的新鲜气进入第二级费-托合成反应器。

第二级费-托合成工艺与第一段基本相似。新鲜气270同循环尾气271混合后经过两段预热器272和273预热加热到140℃，进入二级费-托合成反应器274，二级反应器同样由两个浆态床反应器并联而成，反应器操作压力为25bar，操作温度仍为235℃，两个反应器中产出的石蜡流股275为9.79t/h。反应器顶部气体276进入二级激冷塔277：激冷塔底部产物一部分，流股279，经过二级反应器二段预热器273和二级激冷塔循环换热器280冷却到110℃后作为激冷液278，靠泵281的动力送入激冷塔277塔顶，使顶部塔板温度为130℃；另一部分，即流股282，作为二级高温冷凝物产品，产量为7.45吨/小时。激冷塔顶部产出气体283经过二个冷却器284和285冷却到40℃后，进入二级高压分离器286。在二级高压分离器286中，分离出液相和气相。液相中的油层为二级低温冷凝物产品287，产量为11.59吨/小时；水层为反应水288，产量为35.85吨/小时。此时从二级高压分离器出来的气体流股289的流量为399013Nm³/h，分为两部分：流股290，流量为281957Nm³/h，经过压缩机291压缩后与二级新鲜气270混合返回二级反应器274；其余部分为流股292，流量117056Nm³/h，全部进入尾气处理工段。

尾气组成为H₂O：0.004；H₂：0.292；CO：0.125；CO₂：0.409；Ar：0.012；CH₄：0.081；C2H₄：0.008；C₂H₆：0.002；C₃H₆：0.009；C₃H₈：0.002；C₄H₈：0.006；C₄H₁₀：0.003；C₅H₁₀：0.005；C₅H₁₂：0.002；C₆H₁₂：0.003；C₆H₁₄：0.001；C₇：0.001；乙醇：0.001；丙酮：0.003；氮气：0.030。

费托合成反应产生的热量通过一级和二级反应器253和274内冷管293和294，以汽包295和296副产蒸汽的方式移走。副产的饱和蒸汽297和298压力为1.6MPa，流量分别为457t/h和152t/h，混合后流股299合计609t/h，分为两股：其中流股300为453t/h送去发电工段的蒸汽轮机机组发电；流股301为156t/h，送去蒸汽管网供各工段使用。

甲醇原料气流股234流量为130831Nm³/h，与来自气液分离器的循环尾气流股302混合，与反应器出口气体303换热后进入固定床甲醇合成反应器304，在5MPa压力，220℃的入口温度下进行甲醇合成，出口温度约240℃，出口气体303经入口气体换热器306和循环冷却水冷却器307两级冷却到40℃，进入气液分离器308，分离出粗甲醇流股309，流量45.05t/h，含有7.78wt％的水.分离出的尾气310流量627653Nm³/h，其中流股311循环，流量为588741Nm³/h；流股312分为两部分，流股313，流量22787Nm³/h，送去尾气处理工段回收氢气；流股314，16125Nm³/h，去发电工段。

尾气组成为H₂：0.868；CO：0.074；CO₂：0.02；CH₄：0.004；甲醇：0.01；N₂：0.016；AR：0.006；H₂O：0.002。

甲醇合成反应器的温度通过锅炉水来回收热量，副产2.5MPa，41t/h的蒸汽315，副产的蒸汽送去发电工段发电。

一段反应器石蜡254和二段反应器石蜡275混合后的石蜡流股316，一段反应器高温冷凝物257和二段反应器高温冷凝物282混合后的高温冷凝物流股317，一段反应器低温冷凝物265和二段反应器低温冷凝物287混合后的流股318，送去加氢提质工段生产成品油。

一级反应水266和二级反应水288混合后的反应水流股319，流量为137.54t/h，去产品深加工工段回收其中的含氧化合物。

图9所示为尾气处理工段。分为费托合成尾气低碳烃回收和甲醇合成尾气氢回收两大部分。

费托合成尾气流股292，进入脱水单元320脱水，脱水后流股321经冷却器322和323两级冷却到-40℃左右，尾气中绝大部分C3以上组分以及所含的少量含氧化合物被冷却下来成为液体，形成气液混合物流324，通过气液分离器325进行分离，液体部分326进入气提塔327，用氮气流股328气提出液体中的绝大部分二氧化碳作为流股329放出，其中CO₂可以进一步予以收集；其余流股330为低碳烃产品，有5.21t/h，作为原料和费托合成粗产品一起去产品精制工段。

气液分离器325顶部气体经换热器331复热后的流股332去发电工段作为燃气发电。该尾气组成为H₂：0.484；AR：0.016；N₂：0.044；CO：0.265；CO₂：0.002；CH₄：0.151；C₂H₄：0.015；C₂H₆：0.004；C₃H₆：0.011；C₃H₈：0.003；C₄H₈：0.003；C₄H₁₀：0.002；C₅H₁₀：0.001。

甲醇尾气流股313，流量为22466Nm³/h，送去脱氢单元334分离氢气，获得99.5％氢气流股335约19499Nm³/h，该氢气流股分为两部分，其中流股336为15985Nm³/h，用于粗产品的加氢处理和裂化，流股337为3514Nm³/h，用于催化剂还原。分离出氢气后的尾气338，约2967Nm³/h去燃料气系统作为燃料使用。该尾气组成为H₂：0.033；CO：0.535；CO₂：0.149；CH₄：0.032；甲醇：0.072；N₂：0.121；AR：0.044；H₂O：0.014。

图10所示为实施例2的产品深加工工段。

由费-托合成产生的石蜡流股316、高温冷凝物流股317、低温冷凝物318以及回收的低碳烃产品330合并到一起的物料340，首先进入一个气提塔341，用热氮气342对液体进行气提，塔顶气体343含较多CO₂和氮气，以及少量低碳烃，去火炬系统；脱除绝大部分CO₂后的液体流股344与循环尾油345以及氢气混合，氢气来源为新鲜氢气346和循环氢气347。混合后的物料经预热器348预热后先后通过加氢处理反应器349和加氢裂化反应器350，经过加氢饱和、裂解、异构化等反应获得混合液体烃产品流股351。流股351经在换热器348中与加氢处理反应器349入口气体进行换热后进入热高压分离器352，分离为热高压气相流股353和热高压液相流股354。热高压气相流股353经冷却器355冷却到40℃，在冷高压分离器356中分离为以氢气为主要成分的冷高压气相流股347，作为循环补充氢气；冷高压分离器分离出的液相流股357与热高压液相流股354混合，减压后进入一级冷低压分离器358。一级冷低压分离器358的气相流股359经冷却器360冷却到40℃在二级冷低压分离器361中分离出气液两相，气相362去燃料气系统，液相363去石脑油稳定塔364。一级冷低压分离器358的液相流股365经换热器366复热后，进入分馏塔367。

在分馏塔367中，塔中下部产出柴油馏分368，产量为88.75t/h；塔上部产出轻组分369与二级冷低压分离器分离液相363混合，经换热器371复热后进入石脑油稳定塔364；塔顶气相370进入燃料气系统；而塔底尾油372经换热器373加热后循环回加氢处理反应器349入口。

在石脑油稳定塔364中，从塔底产出石脑油374，产量25.08t/h；从塔中上部产出液化石油气375，产量4.91t/h，塔顶放出轻组分376送去燃料气系统。

以年运行时数8000小时计，以上油品年产共计可达95万吨。

粗甲醇309经过甲醇精馏塔380进行分离，塔顶获得99.5wt％的精甲醇流股381，流量为41.49t/h。以年运行8000小时计，可年产33.19万吨甲醇。

费托合成装置反应水319进入精馏塔400，塔顶获得7.48t/h的含醇、醛、酮等含氧化合物(以醇为主)流股401，含30wt％水分，作为燃料，塔底废水402的流量130.06t/h，含甲醇小于100ppm，送去废水处理后用于气化炉气化。

发电工段流程配置如图11所示，该发电工段与实施例1相似，同样包括蒸汽-燃气联合循环发电单元和蒸汽发电单元。

联合循环发电单元中的燃气机组使用的燃料气体流股包括脱低碳烃后的费托合成尾气流股332和甲醇合成尾气流股314，这两股气体混合后作为燃料气410经预热器411预热后进入燃气-蒸汽联合循环发电单元的燃气轮机412的燃烧室燃烧，燃烧室产生的高温高压燃气驱动发电机组413作功发电。燃气轮机机组出口的高温高压燃气414进入废热锅炉415，副产出6MPa的高压过热蒸汽416，进入燃气-蒸汽联合循环机组的蒸汽轮机417，驱动发电机组418作功发电。

选用了1台150MW燃气-蒸汽联合循环机组来发电。在开车期间和事故状态时，可使用部分储存的含氧化合物产品以及甲醇产品作为补充燃料419。

在蒸汽发电单元中，为了充分利用过程副产的蒸汽和热量，甲醇合成副产的饱和蒸汽均减压到1.6MPa，再与费托合成副产的饱和蒸汽混合，混合后的蒸汽流股420流量为514t/h，在预热器421中过热到280℃后，进入低压蒸汽发电机组工段的蒸汽轮机发电机组422，驱动发电机组423发电。蒸汽轮机发电机组配置为1台75MW的机组。

实施例3

实施例3与实施例1的最大区别在于采用了费托合成反应器和甲醇合成反应器两级串联式的结构，其余各单元与前一实施例相似。

气化工段如图12所示。粗合成气的制备流程、操作参数、原料用量以及粗气产量组成与实施例1和2完全相同。与前一实施例主要不同之处为，合成气全部进行变换作为费托合成反应器的原料气。

在气化炉433中，以煤430作为气化原料，与水431配成水煤浆，与高压氧气432进行煤气化反应，获得以一氧化碳和氢气为主的粗合成气434。消耗的煤量为486t/h，水量为321t/h，高压氧气为430t/h。

粗合成气434经过废热锅炉单元435回收热量，然后进入水洗塔437洗涤并被水蒸汽饱和送出界区。最终获得的粗合成气438流量为1312945Nm³/h，组成与实施例1相同。此过程副产1110t/h，9.8MPa，540℃的蒸汽436，副产的蒸汽用于空分装置空压机及增压机透平的做功；而从空压机、增压机透平中抽凝汽得到4.0MPa，390℃，127t/h的蒸汽，分别提供给费托合成压缩机透平和甲醇循环压缩机透平做功，富余蒸汽约51t/h，送去蒸汽管网供各工段使用。

粗合成气438经加热升温后进入变换炉440，在变换催化剂的作用下中发生变换反应，使部分CO转化为CO₂，变换率为24.5％。变换后的气体441在净化单元442中脱除其中的CO₂、硫化物、其它杂质和水，获得净化合成气443，流量为780000Nm³/h，脱碳率99％。净化合成气气体组成为H₂：0.600，CO：0.390，CO₂：0.004，Ar：0.001，CH₄：0.001，N₂：0.004。

变换过程可以副产4.0MPa，390℃蒸汽23t/h，送去蒸汽管网供各工段使用。

合成工段如图13所示，为费托合成反应器和甲醇合成反应器的二级串联。

来自合成气制备工段获得的新鲜合成气流股443温度为40℃，压力2.9MPa。该气体与反应循环尾气452混合，混合后流股先后经过两级换热器453和454进行预热，预热到140℃进入两个并联的浆态床反应器455，在费托合成催化剂的作用下，2.8MPa，235℃下发生费托合成反应，合成气在反应器455中部分转化为液相与气相的烃类物质：分离出的液相产品456经换热器457冷却后获得石蜡产品458，产量为58.64t/h。气相产品459进入激冷塔460冷却洗涤，激冷塔底部一部分液相出料461经冷却器462冷却后获得22.86t/h高温冷凝物产品463，另外一部分液相出料464用循环泵465循环后与反应器入口气体466换热，出口气467再经换热器468进一步冷却到110℃进入塔顶，使塔顶出口气体469温度为130℃；塔顶出口气体469先后经热脱盐水冷却器470和循环水冷却器471冷却至40℃后，进入高压分离器472，分离出的油相烃类物质为产量19.25t/h的低温冷凝物产品473，水相产品为富含含氧化合物的反应水474，产量119.63t/h。

高压分离器分离出来的尾气478约747088Nm³/h，分为两部分，其中流股479的流量为467990Nm³/h，经压缩机480压缩后返回反应器入口；流股481为279098Nm³/h，分为三部分：流股497去发电工段发电，流量为111569Nm³/h；流股498去回收低碳烃和氢气，流量为97798Nm³/h；流股499送去甲醇合成反应器入口，流量为69731Nm³/h。尾气组成为H₂O：0.003，H₂：0.500，CO：0.300，CO₂：0.140，Ar：0.004，CH₄：0.026，C₂H₄：0.003，C₂H₆：0.001，C₃H₆：0.002，C₃H₈：0.001，C₄H₈：0.002，C₄H₁₀：0.001，C₅H₁₀：0.002，C₅H₁₂：0.001，C₆H₁₂：0.001，C7：0.001，乙醇：0.001，丙酮：0.001，N₂：0.010。

费托合成反应产生的热量通过反应器455内冷管482，以锅炉水副产蒸汽的方式移走，在气包483中副产饱和蒸汽484，压力为1.6MPa，约538t/h，分为两部分：流股485，流量363t/h，送去发电工段的低压蒸汽发电机组发电；流股486，流量175t/h，送去蒸汽管网供各工段使用。

流股499与来自尾气处理工段的的氢气流股475(99.5％，流量48939Nm³/h)混合，混合流股476的流量为118670Nm³/h，组成为H₂O：0.002，H₂：0.704，CO：0.178，CO₂：0.083，Ar：0.002，CH₄：0.015，C₂H₄：0.002，C₃H₆：0.001，C₄H₈：0.001，C₄H₁₀：0.001，C₅H₁₀：0.001，C₆H₁₂：0.001，乙醇：0.001，丙酮：0.001，N₂：0.006。该流股作为甲醇原料气流股。

甲醇原料气流股476与来自气液分离器的循环尾气流股487混合，与反应器出口气体488换热后进入固定床甲醇合成反应器489，在5MPa压力，220℃的入口温度下进行甲醇合成，出口温度约240℃，出口气体经反应器入口预热器490和循环冷却水冷却器491两级冷却到40℃，进入气液分离器492，分离出粗甲醇流股493，流量为47.68t/h，含有14.09wt％的水；分离出的尾气流股494流量560882Nm³/h，其中流股495循环，为533616Nm³/h；流股496流量为27270Nm³/h，全部送去尾气处理工段回收氢气。

甲醇合成尾气组成为H₂O：0.003，H₂：0.745，CO：0.067，CO₂：0.051，Ar：0.01，CH₄：0.065，C₂H₄：0.006，C₃H₆：0.004，C₄H₈：0.001，C₄H₁₀：0.001，C₅H₁₀：0.001，C₆H₁₂：0.001，甲醇：0.013，N₂：0.032。

甲醇合成反应器的温度通过锅炉水来回收热量，副产2.5MPa，39t/h的蒸汽500，副产的蒸汽送去联合循环发电厂发电。

图14为尾气处理工段。分为费托合成尾气处理和甲醇尾气处理两大部分。

费托合成尾气流股498，进入脱水单元502脱水，脱水后流股503经冷却器504和505两级冷却到-40℃左右，尾气中绝大部分C3以上组分被冷却下来成为液体，形成气液混合物流506，通过气液分离器507进行分离，液体部分510进入气提塔512，用氮气流股513气提出液体中的绝大部分二氧化碳作为流股511放出；其余流股514为低碳烃产品，有2.28t/h，作为发电储备原料。

气液分离器507顶部气体经换热器508复热后的流股509进入脱氢单元516去回收氢气，获得99.5％氢气流股475约48939Nm³/h，送去合成工段甲醇合成反应器入口配制甲醇合成气。分离出氢气后的尾气520，约47430Nm³/h，去发电工段作为燃气发电。该尾气组成为H₂：0.005，AR：0.008，N₂：0.022，CO：0.615，CO₂：0.282，CH₄：0.053，C₂H₄：0.005，C₂H₆：0.001，C₃H₆：0.004，C₃H₈：0.001，C₄H₈：0.001，C₄H₁₀：0.001，C₅H₁₀：0.001。

甲醇尾气流股496，流量为27267Nm³/h，送去脱氢单元522分离氢气，获得99.5％氢气流股523约20211Nm³/h，该氢气流股分为两部分，其中流股524为16077Nm³/h，用于粗产品的加氢处理和裂化，流股525为4134Nm³/h，用于催化剂还原。分离出氢气后的尾气526，约7049Nm³/h去发电工段。该尾气组成为H₂O：0.010；H₂：0.029；CO：0.254；CO₂：0.195；AR：0.037；CH₄：0.249；C₂H₄：0.023；C₂H₆：0.005；C₃H₆：0.016；C₃H₈：0.004；C₄H₈：0.005；C₄H₁₀：0.006；C₅H₁₀：0.006；C₅H₁₂：0.002；C₆H₁₂：0.002；C₆H₁₄：0.001；C₇：0.001；METHANOL：0.05，N₂：0.104。

实施例3的产品深加工工段同实施例1所示流程。共可生产柴油78.80t/h，石脑油20.05t/h，回收醇、醛、酮、酯、醚等含氧化合物(以醇为主)6.29t/h，产生的113.34t/h含酸废水经废水处理后回气化工段回用；回收精甲醇39.19t/h，产生的8.49t/h甲醇废水经废水处理后也回气化工段回用。按照年运行8000小时计，共可生产79万吨油品和31万吨甲醇。

实施例3的发电工段流程配置如图15所示，该发电工段与实施例1、2相似，包括蒸汽-燃气联合循环发电单元和蒸汽发电单元。

联合循环发电单元中的燃气机组使用的燃料气体流股包括费托合成尾气流股497，费托合成尾气脱低碳烃520和氢气后流股甲醇合成尾气脱氢后流股526。这三股气体混合后作为燃料气540经预热器541预热后进入燃气-蒸汽联合循环发电单元的燃气轮机543的燃烧室燃烧，燃烧室产生的高温高压燃气驱动发电机组544作功发电。燃气轮机机组出口的高温高压燃气545进入废热锅炉546，副产出6MPa的高压过热蒸汽547，进入燃气-蒸汽联合循环机组的蒸汽轮机548，驱动发电机组549作功发电。

配置的燃气-蒸汽联合循环发电机组的配置为2台150MW机组，每日用电低负荷时段(22:00-6:00)按80％的负荷运行，只使用燃气发电，发电能力240MW，含醇、醛、酮、酯、醚的含氧化合物和低碳烃液体燃料作为储备；每日用电高负荷时段(6:00-22:00)则采用气体和液体燃料混合作为发电燃料，最大可发电300MW。而在合成工段开停车期间和事故状态时，可以使用部分储存的油品和甲醇来作为补充燃料发电。

在蒸汽发电单元中，为了充分利用过程副产的蒸汽和热量，甲醇合成副产的饱和蒸汽减压到1.6MPaG再与费托合成副产的饱和蒸汽混合，混合后的蒸汽流股550流量为402t/h，在预热器551中过热到280℃后，进入低压蒸汽发电机组工段的蒸汽轮机发电机组552，驱动发电机组553发电。蒸汽轮机发电机组配置为2台30MW的机组。

上述内容已经描述了本发明的优选实施方案，但应当理解为还有许多可调整的地方，这些改进方法的具体选择与合成气造气采用的工艺、全系统物料和能量平衡、希望的产品结构和组成等各种因素直接相关，都应在本发明的范围以内。

Claims (13)

1.一种以可燃含碳固体为原料联产油品、甲醇和电能的方法，该方法至少通过以下工段来实现：气化工段、合成工段、尾气处理工段、产品深加工工段和发电工段；实现该方法至少包括以下步骤：

(1)在气化工段，可燃含碳固体原料与含氧气体和蒸汽发生反应生成粗合成气，至少一部分粗合成气通过水蒸汽变换反应将一氧化碳全部或部分转化为二氧化碳，所有的粗合成气均经净化处理除去硫、水分和大部分二氧化碳后去下一工段；

(2)合成工段至少包括一个费托合成反应器和一个甲醇合成反应器，每一个反应器的原料气使用合成气，或使用其他反应器出口的尾气，或使用合成气和尾气的混合气；

(3)在合成工段的费托合成反应器中，原料气在催化剂的作用下发生反应，反应产物通过后续的冷却和分离工序获得液体烃类混合物、含有有机含氧化合物的反应水以及尾气，一部分尾气去尾气处理工段；

(4)在合成工段的甲醇合成反应器中，原料气在催化剂的作用下获得粗甲醇和尾气，一部分尾气去尾气处理工段；

(5)在尾气处理工段中，来自合成工段的尾气回收部分气体组分后去发电工段；

(6)在产品深加工工段中，合成工段，或者合成工段和尾气处理工段一起获得的液体烃类混合物，在催化剂作用下，主要进行烯烃的加氢饱和反应和杂质的加氢脱除，并分离为成品油；

(7)在产品深加工工段中，来自合成工段甲醇合成反应器获得的粗甲醇经过分离获得精甲醇产品；

(8)在产品深加工工段中，来自合成工段费托合成反应器所生成的含有有机含氧化合物的反应水分离回收其中的醇、醛、酮、酯或醚非酸有机含氧化合物；

(9)发电工段包括燃气-蒸汽透平联合循环发电机组和蒸汽透平发电机组；燃气-蒸汽透平联合循环发电机组所用燃料气主要为前面所述各工段的尾气，在用电高峰值和非正常工况时，使用储备的产品和副产品来作为补充燃料；蒸汽透平发电机组使用前面所述各工段副产的蒸汽来驱动发电。

2.根据权利要求1所述的一种以可燃含碳固体为原料联产油品、甲醇和电能的方法，其特征在于，所述的可燃含碳固体为煤或石油焦或者其他任何可燃的含碳量较高的固体物质，或几种物质的组合。

3.根据权利要求1所述的一种以可燃含碳固体为原料联产油品、甲醇和电能的方法，其特征在于，所述的含氧气体为氧气或空气，或者其他富氧气体。

4.根据权利要求1所述的一种以可燃含碳固体为原料联产油品、甲醇和电能的方法，其特征在于，所述的合成气变换和不变换的比例，合成气变换的程度取决于所需的油品、甲醇和电能的生产比例，以及所采用的甲醇合成反应器和费托合成反应器的组合配置。

5.根据权利要求1所述的一种以可燃含碳固体为原料联产油品、甲醇和电能的方法，其特征在于，所述的费托合成反应器和甲醇合成反应器为一级或多级串联，采用多级时，前一级的尾气全部或部分作为下一级的原料气。

6.根据权利要求5所述的一种以可燃含碳固体为原料联产油品、甲醇和电能的方法，其特征在于，所述的一级或多级串联的费托合成反应器和甲醇合成反应器，每一级由一个或多个并联的合成反应器组成。

7.根据权利要求1所述的一种以可燃含碳固体为原料联产油品、甲醇和电能的方法，其特征在于，所述的变换和不变换的合成气，根据各级不同反应器的需要配成一定组成的混合合成气，送去每个反应器的入口。

8.根据权利要求1所述的一种以可燃含碳固体为原料联产油品、甲醇和电能的方法，其特征在于，所述的尾气处理工段回收的气体组分至少包括一部分氢气，同时通过深冷回收其中的低碳烃，以及其他生产过程所需的有用组分。

9.根据权利要求8所述的一种以可燃含碳固体为原料联产油品、甲醇和电能的方法，其特征在于，所述的回收的一部分氢气根据各级不同反应器的需要作为补充气体送去反应器入口，以调节入口气体的组成。

10.根据权利要求8所述的一种以可燃含碳固体为原料联产油品、甲醇和电能的方法，其特征在于，所述的尾气处理工段，深冷回收得到的低碳烃组分作为液体烃类混合物的一部分送去产品深加工工段生产油品，或者继续分离来生产各种下游产品。

11.根据权利要求1所述的一种以可燃含碳固体为原料联产油品、甲醇和电能的方法，其特征在于，所述的发电工段，还使用一部分合成气来发电。

12.根据权利要求1所述的一种以可燃含碳固体为原料联产油品、甲醇和电能的方法，其特征在于，所述的获得的所有油品和有机含氧化合物，均作为发电的储备燃料。

13.根据权利要求1所述的一种以可燃含碳固体为原料联产油品、甲醇和电能的方法，其特征在于，所述的净化处理中，水需尽可能脱除，而脱除CO₂的量取决于甲醇合成的要求。

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