CN103214334A - 一种煤和天然气制取烯烃和氨的热电联产方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及煤和天然气制取烯烃和氨的热电联产方法及装置，包括：(1)将煤与水蒸气、空气分离得到的氧气进行气化反应得到水煤气，净化得到煤制合成气；将天然气与二氧化碳进行重整反应，得到天然气制合成气；(2)将步骤(1)的煤制合成气或将其和天然气制合成气合成甲醇；(3)将步骤(2)中未反应气体分三份，第一份用于步骤(2)合成甲醇，第二份作为燃料给天然气重整反应提供热量，第三份用于燃气轮机发电和供热；(4)将步骤(2)的甲醇分两份，一份制备烯烃且产生水；另一份与产生的水进行重整反应，制备氢气和二氧化碳，分离氢气和二氧化碳，将得到的氢气与空气分离得到的氮气合成氨，分离得到的二氧化碳用于天然气重整反应。
Description
技术领域
本发明是关于一种煤和天然气制取烯烃和氨的热电联产方法及装置。
背景技术
乙烯、丙烯是石化产业最基础的原料，乙烯的产量高低被认为是国民经济发展水平的标志，随着我国经济和社会的发展，未来仍会保持较高的刚性需求。传统的乙烯生产方法主要以乙烷、丙烷、石脑油、轻质柴油为原料，通过管式炉蒸汽裂解制乙烯，但是中国轻烃和石油资源十分有限，不能满足乙烯轻质化原料要求，而且原油价格的不断上涨及原油劣质化现象的加重，使得传统乙烯生产方法的产品成本偏高。近几年来，国内外发展起来几种新型的乙烯制取方法。
目前比较先进的方法有天然气制乙烯、低碳烯烃制乙烯、煤炭-甲醇-烯烃等几种。天然气制乙烯方法中，首先需要进行天然气转化制取合成气，然后用来合成烯烃，这种方法的主要优点是流程短、设备投资较低、CO2排放少。但天然气重整制得的合成气往往氢碳比偏高，采用典型的天然气蒸汽转化法得到的合成气氢碳比一般为2.5～3.0，下游产品合成前经常需要补充CO2来降低H2/CO，需要额外消耗能量，而且天然气转化时需要大量的热量，需要的燃料天然气约占天然气总耗量的1/3，天然气消耗量大。若是能用其他廉价燃料代替传统转化方法中耗量较大的燃料天然气，将会大幅度的降低生产成本。
以煤为原料制取乙烯的方法中，由于制得的合成气中氢碳比偏低，一般小于1，下游产品合成时往往需要进行气体变换，将CO与H2O反应生成H2和CO2提高H2/CO，变换过程中增加了CO2对环境的排放，且在回收CO2、脱除CO2和CO变换的过程中需要消耗额外能量，使得系统的能量利用效率较低。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种煤和天然气制取烯烃和氨的热电联产方法。
本发明的另一个目的在于提供一种用于实现上述方法的装置。
为达上述目的，一方面，本发明提供了一种煤和天然气制取烯烃和氨的热电联产方法，所述方法包括如下步骤：
(1)合成气的制备：将煤与水蒸气、空气分离得到的氧气进行气化反应得到水煤气，水煤气经过净化得到煤制合成气；将天然气与二氧化碳或水蒸气进行重整反应，得到天然气制合成气；
(2)甲醇的制备：将步骤(1)得到的煤制合成气或将其和天然气制合成气混合用于合成甲醇；
(3)未反应气体的利用：将步骤(2)合成甲醇过程中未反应的气体分为三份，第一份循环用于步骤(2)的合成甲醇，第二份作为燃料给天然气重整反应提供热量，第三份用于燃气轮机发电和供热；
(4)烯烃的制备与氨的制备：将步骤(2)得到的甲醇分成两份，一份用于制备烯烃且该过程中产生水；另一份甲醇与制备烯烃过程中产生的水进行重整反应，制备氢气和二氧化碳，分离氢气和二氧化碳，将分离得到的氢气与空气分离得到的氮气混合用于合成氨，分离得到的二氧化碳用于天然气重整反应。
根据本发明所述的方法，步骤(1)中，煤、水蒸气和氧气的用量比例可以按照现有技术比例进行，本发明优选所述煤气化反应条件为：压力0～10MPa，温度1000～1600℃，且控制煤、水蒸气和氧气的用量比例使得到的所述煤制合成气中氢碳比为0.4～0.7；
根据本发明所述的方法，步骤(1)中，天然气与二氧化碳的用量比例可以按照现有技术比例进行，本发明优选所述天然气重整反应条件为压力1.0～2.5MPa、温度700～950℃，且控制天然气与二氧化碳的用量使得到的所述天然气制合成气中氢碳比为1或控制天然气与水蒸气的用量使得到的所述天然气制合成气中氢碳比为3。
本发明进一步优选，控制原料天然气和煤的输入质量为0～2.3，优选为2.3。
当原料天然气和煤的输入质量比为2.3时，天然气制合成气和煤制合成气混合后的氢碳比符合甲醇合成的最佳要求。本发明所述的氢碳比为摩尔比。
其中，优选重整反应产生的合成气在换热器中回收热量，用于预热天然气和水蒸气的混合物，随后用于生产饱和蒸汽。
根据本发明所述的方法，步骤(1)中，优选所述后处理可以参考现有技术类似的后处理方式，本发明并非是对后处理方式的改进，然而为了进一步提高本发明的效果，本发明优选的后处理为将水煤气回收高温显热，并除去灰分，然后进行脱硫处理，脱硫后进一步回收热量；
所述的脱硫处理可以为现有技术的脱硫方法，而本发明进一步优选所述脱硫处理为湿法脱硫，更优选为低温甲醇洗法或聚乙二醇二甲醚法。
根据本发明所述的方法，优选经过所述脱硫处理后，水煤气总硫含量≤10mg/Nm3。
本发明步骤(1)所述的预处理可以为本领域现有技术任何的预处理方法，本发明优选采用的预处理过程包括选煤、干燥、破碎、筛分。煤在开采的过程会混入许多杂质导致煤的灰分增加，选煤的目的就是为了去除煤中主要杂质，降低灰分和硫分。然后采用干燥方法降低煤中水分，从而提高煤的发热量，同时利于运输，干燥设备一般采用转筒干燥器。碎煤主要采用环锤式破碎机，该种设备破碎的原料煤能够保证粒度小于10mm，再经筛分后，将合格粒度的煤送入气化炉。
通常情况下，步骤(3)的第一份未反应的气体需经气体变换后再循环用于甲醇合成。当天然气和煤的质量比为2.3时，可以免去所述的气体变换反应。
根据本发明所述的方法，优选步骤(2)所述合成甲醇反应条件为压力4～10MPa、温度200～300℃。
本发明还优选将煤制合成气和天然气制合成气混合后先经压缩、预热后送往甲醇合成塔合成甲醇。
根据本发明所述的方法，优选步骤(3)的第一份未反应的气体经在压力5MPa，温度250℃的条件下进行气体变换，然后循环用于甲醇合成。
根据本发明所述的方法，优选步骤(3)的第三份未反应气体用于发电和供热为，将未反应气体送往燃气轮机燃烧做功，排出的高温烟气与锅炉热交换产生热蒸汽，用于驱动蒸汽轮机并供热。
根据本发明所述的方法，优选步骤(4)这制备烯烃的条件为压力0.2～0.5MPa、温度400～550℃，并用磷酸硅铝盐分子筛作为催化剂。
根据本发明所述的方法，优选步骤(4)所述的重整反应条件为温度为250～300℃，压力为1～5MPa。
根据本发明所述的方法，步骤(4)合成氨可以按照现有技术方法进行合成，本发明优选采用的反应条件是：压力为20～50MPa，温度为400～500℃。
根据本发明所述的方法，步骤(4)合成氨的氮气来自于现有技术，譬如可以采用空气分离设备提供的氮气，或者市购的任何氮气。
根据本发明所述的方法，优选步骤(1)得到的煤制合成气和天然气制合成气温度为40℃。
其中本发明可以更具体为：
一种煤和天然气制取烯烃和氨的热电联产方法，该方法具体实施方法包括以下步骤：
原料煤经预处理后，与水蒸气、氧气在压力0～10MPa和温度1000～1600℃的条件下进行气化反应，得到主要含CO、H2、CO2的水煤气，水煤气经废热锅炉回收高温显热，送往分离装置除去灰分。
采用低温甲醇洗法或者国内较成熟的聚乙二醇二甲醚法(NHD法)或其它湿法脱硫技术，水煤气经脱硫处理后，净化到总硫含量≤10mg/Nm3，进一步回收热量冷却到40℃左右，得到煤制合成气。
天然气在压力1.0～2.5MPa、温度700～950℃的条件下与二氧化碳进行重整反应，产生的合成气在换热器中回收热量，用于预热天然气和水蒸气的混合物，随后用于生产饱和蒸汽，合成气冷却到40℃左右，得到天然气制合成气。
将所述煤制合成气和天然气制合成气直接混合，经压缩、预热后送往甲醇合成塔，在压力4～10MPa、温度200～300℃下反应，合成塔排出的反应产物经冷却后，分离出粗甲醇，粗甲醇经精馏得到精甲醇。
将甲醇合成过程的未反应气体分为三份，一份继续循环合成甲醇，对进行循环的这份未反应气进行气体变换来调整甲醇合成气的氢碳比。
将甲醇合成过程中的第二份未反应气体用来代替天然气，做为燃料送往天然气重整反应器燃烧室中进行燃烧，提供天然气重整过程所需要的热量。
将甲醇合成过程中的第三份未反应气体送往燃气轮机燃烧室燃烧，产生高温高压的燃气从燃烧室排出，然后送入透平膨胀做功，排出的高温烟气经余热锅炉回收显热产生过热蒸汽，驱动蒸汽轮机发电并供热。
将制得的甲醇在压力0.2～0.5MPa、温度400～550℃的条件下，送入甲醇制烯烃反应器(MTO反应器)，与磷酸硅铝盐分子筛催化剂接触。使甲醇转化成含乙烯、丙烯的产品物流。
将甲醇制烯烃过程中产生的水与中间产物甲醇在250～300℃，1～5MPa的条件下发生重整反应，制取氢气和二氧化碳，重整产物经变压吸附将氢气和二氧化碳分离开来，将分离得到氢气与空分过程产生的氮气进行合成氨反应制取氨。
另一方面，本发明还提供了一种用于实现本发明所述方法的装置，该装置包括：
空分设备，用于将空气分离为氧气和氮气；
气化炉，用于提供煤与水蒸气、空气分离得到的氧气进行气化反应得到水煤气；
净化装置，用于净化水煤气得到煤制合成气；
重整反应器，用于提供天然气与二氧化碳进行重整反应得到天然气制合成气；
甲醇合成装置，用于煤制合成气与天然气制合成气混合合成甲醇；且该甲醇合成装置设有用于将其内部分未反应气体引出甲醇合成装置经气体变换后循环入甲醇合成装置的管路；还设有将部分未反应气体引出甲醇合成装置送去重整反应装置的管路；还设有将部分未反应气体引出甲醇合成装置送去发电装置的管路；
发电装置，用于接受来自甲醇合成装置的部分未反应气体，通过燃气轮机发电和供热；
烯烃合成装置，用于以来自甲醇合成装置的甲醇为原料合成烯烃，并产生水；
甲醇重整装置，用于以来自甲醇合成装置的甲醇以及来自烯烃合成装置的水为原料进行重整反应制备氢气和二氧化碳，且该装置设有分离氢气与二氧化碳的设备，并设有将二氧化碳输送至天然气重整反应器的管道；
氨合成装置，用于接受来自甲醇重整装置的氢气以及来自空分设备的氮气，完成氢气与氮气的合成氨反应。
综上所述，本发明提供了一种煤和天然气制取烯烃和氨的热电联产方法及装置。本发明所述方法具有如下优势：本发明技术将两种原料结合起来制取烯烃产品，弥补了单纯采用煤或天然气原料氢碳比严重不平衡的问题，通过改变原料天然气和煤的输入质量比在0～2.3的范围内变化，就可以使甲醇合成气的氢碳比在0～2之间变化，从而减少合成气变换的深度，使得该过程的能耗和CO2排放低，当两种原料质量比为2.3时，可以免去气体变换单元。同时该技术采用部分未反应气替代燃料天然气，作为天然气重整反应器的燃料，提供天然气重整需要的热量，能够降低天然气的消耗量，大幅度的降低烯烃的生产成本。
该技术将甲醇制烯烃过程中产生的水与中间产物甲醇发生重整，能够降低该过程的能量浪费与污水排放，生成的氢气可与氮气用来合成氨，该技术合理的利用了不同组成的合成气以及过程中的中间产物，实现了能源的综合利用，降低了产品能耗，达到了循环经济的目的。
附图说明
图1为本发明实施例1的工艺流程图；
图2为本发明实施例2的工艺流程图；
图3为本发明实施例3的工艺流程图。
具体实施方式
以下通过具体实施例详细说明本发明的实施过程和产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本发明的实质和特点，不作为对本案可实施范围的限定。
实施例1
图1为本发明煤和天然气制取烯烃和氨的热电联产工艺实施例一的工艺流程图。该实施例以煤和天然气为原料，采用现有的成熟技术来制备合成气。其中以煤为原料制取合成气时，可采用美国德士古气流床水煤浆气化技术、荷兰Shell粉煤气加压气化技术，煤制合成气中的氢碳比为0.4～0.7；以天然气为原料制取合成气时采用甲烷二氧化碳重整技术。甲烷二氧化碳重整技术制得的合成气氢碳比为1，通常合成气需要经过气体变换来调整氢碳比使之达到甲醇合成的最佳氢碳比例2∶1。在本实例中将两部分合成气混合后，不经过气体变换，直接送去甲醇合成，而对需要进行循环的那部分未反应合成气进行气体变换来提高甲醇合成过程的气体转化率。煤气化制合成气过程中需要的氧气由空分装置提供，天然气制合成气过程中需要的二氧化碳可来自气体变换装置脱除的二氧化碳或中间产物甲醇重整生成的二氧化碳。下面详细描述本发明实施例中的煤和天然气制取烯烃和氨的热电联产工艺。
原料煤与水蒸气、氧气在压力5.2MPa和温度1200℃的条件下进行气化反应，得到粗煤气，粗煤气经废热锅炉回收高温显热后送往分离装置除去灰分，经净化以及进一步回收热量冷却到40℃左右，得到煤制合成气，氢碳比为0.4。
天然气和二氧化碳在压力2.5MPa、温度860℃的条件下的进行转化反应，产生的合成气回收热量生产饱和蒸汽，继续冷却到40℃，得到天然气制合成气，合成气中氢碳比为1。
将得到的煤制合成气和天然气制合成气直接混合后送去甲醇合成装置，控制原料天然气和煤的输入质量比为2.3时，得到的煤制合成气和天然气制合成气混合后氢碳比符合甲醇合成的最佳要求。在压力5MPa、温度250℃下反应，合成塔排出的反应产物经冷却后，分离出粗甲醇，粗甲醇经精馏得到精甲醇。
将甲醇合成过程中的未反应气可以根据产物甲醇和电力产品的价格和需求灵活的分为三份，一份在压力5MPa、温度225℃条件下发生气体变换，变换后的气体脱除二氧化碳循环送入甲醇合成装置，其占未反应气体的比例在0.2～0.8(以未反应气体为1)。
将第二份未反应气体用来代替天然气，作为燃料送往天然气重整反应器燃烧室中进行燃烧，提供天然气重整过程所需要的热量，其占未反应气体的比例在0.2～0.3；
将甲醇合成过程中的第三份未反应气体送往燃气轮机燃烧室燃烧，产生1260℃的高温高压的燃气从燃烧室排出，然后送入透平膨胀做功，排出的560℃的高温烟气经余热锅炉回收显热产生过热蒸汽，驱动蒸汽轮机发电，其所占份额在0.2～0.8。
将生产的甲醇在压力0.4MPa、温度450℃条件下，送入MTO反应器，将甲醇原料与磷酸硅铝盐分子筛催化剂接触。使甲醇转化成低碳烯烃产品。
将甲醇制烯烃过程中产生的水与步骤(2)得到的甲醇在250℃、5MPa的条件下发生重整反应，制取氢气和二氧化碳，重整产物经变压吸附将氢气和二氧化碳分离开来，将分离得到氢气与空分过程产生的氮气在压力20MPa、温度500℃的条件下进行合成氨反应制取氨。
空分过程分离的氧气作为煤气化过程的氧化剂用来生产煤制合成气，甲醇重整反应得到的二氧化碳可作为天然气重整过程的原料来制取合成气。
实施例2
图2为本发明煤和天然气制取烯烃和氨的热电联产工艺实施例二的工艺流程图，该实施例中以煤为原料制取合成气，可采用美国德士古气流床水煤浆气化技术、荷兰Shell粉煤气加压气化技术；以天然气为原料制取合成气时采用天然气水蒸气重整工艺。天然气水蒸气重整工艺制得的合成气中氢碳比较高，一般为2.5～3.0，可以通过调整原料煤和天然气的质量比，将煤制合成气和天然气制合成气按照预置的比例结合起来，使之符合甲醇合成的最佳氢碳比，混合合成气直接送去合成甲醇，甲醇合成过程的未反应气部分进行循环来提高合成气的转化率，天然气制合成气过程中需要的水来自生产过程中产生的工艺水，煤气化制合成气过程中需要的氧气由空分装置提供。下面详细描述本发明实施例中的煤和天然气制取烯烃和氨的热电联产工艺。
原料煤和水蒸气、氧气在压力5.2MPa和温度1200℃的条件下进行气化反应制取煤制合成气，合成气中氢碳比为0.4。
天然气和水蒸气在压力2.5MPa、温度860℃的条件下制取天然气制合成气，合成气中氢碳比为3。
将得到的煤制合成气和天然气制合成气直接混合后送去甲醇合成装置，控制原料天然气和煤的输入质量比为2.3时，使得合成气中的氢碳比符合甲醇合成的最佳比例要求，然后送去甲醇合成装置，在压力5MPa、温度250℃下反应制取粗甲醇，粗甲醇经精馏得到精甲醇。
将甲醇合成过程中的未反应气体根据产物甲醇和电力产品的价格和需求灵活的分为三份，第一份未反应气体进行气体循环送去甲醇合成装置继续进行甲醇合成，其占未反应气体的比例在0.2～0.8；第二份未反应气体用来代替天然气，作为燃料送往天然气重整反应器燃烧室中进行燃烧，提供天然气重整过程所需要的热量，其占未反应气体的比例在0.2～0.3；
将甲醇合成过程中的第三份未反应气体送往燃气轮机燃烧室燃烧，产生1260℃的高温高压的燃气从燃烧室排出，然后送入透平膨胀做功，排出的560℃的高温烟气经余热锅炉回收显热产生过热蒸汽，驱动蒸汽轮机发电，其所占份额在0.2～0.8。
将制得的甲醇在压力0.4MPa、温度450℃条件下，送入MTO反应器制取低碳烯烃产品。同时将甲醇制烯烃过程中产生的水与中间产物甲醇在250℃、5MPa的条件下发生重整反应，制取氢气和二氧化碳，重整产物经变压吸附将氢气和二氧化碳分离开来。
将分离得到氢气与空分过程产生的氮气在压力20MPa、温度500℃的条件下进行合成氨反应制取氨。空分过程分离的氧气作为煤气化过程的氧化剂用来生产煤制合成气。
实施例3
为了使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例3对本发明工艺进行分析，所描述的工艺采用本发明上述图2部分流程，该实施例只是本发明的一部分。该实施例是以煤和天然气为原料制取烯烃的热电联产工艺，没有包含氨合成工艺。主要步骤为：煤气化后进行初级净化和脱硫处理，天然气经重整反应后与煤制合成气按一定比例混合后进行甲醇合成和烯烃合成，甲醇合成的未反应气体分为三份，一份进行循环合成甲醇，一份作为天然气重整单元的燃料，另一份送往燃气轮机发电。其流程示意框图如图3所示。原料煤为陕西铜川煤，煤的基本组分见表1，原料天然气来自泸州地区，成分见表2。
表1铜川煤组成分析和低位热值
表2天然气成分
本实例中，煤气化采用德士古气流床水煤浆气化技术，天然气重整采用水蒸气转化法，甲醇合成采用鲁奇低压合成技术，烯烃合成采用大连化物所DMTO工艺，从煤气化炉和重整反应器出来的合成气组分和状态参数如表3和表4所示。
表3煤气化炉出口合成气组分和状态参数
表4重整反应器出口合成气组分和状态参数
本实例运用Aspen Plus软件对图3工艺和煤制烯烃技术进行计算。从经济性、能源利用情况、对环境影响三方面对两种工艺的模拟结果进行分析比较，主要考虑系统的总投资、生产单位烯烃的成本、系统综合能量利用率、单位能耗、C02排放量这五个指标。主要原料的成本为：
表5主要原料价格
该项目采用两种工艺的经济性、能量利用情况和减排效果如下表所示：
表6两种工艺比较
其中神华煤制烯烃工艺数据来自第三届中国能源科学家论坛会议报告。
从上表可知，采用本发明工艺生产烯烃的经济性高于煤制烯烃工艺，投资和烯烃成本均有一定程度降低。本发明以煤和天然气为原料，同时生产甲醇、烯烃、电力产品，系统耦合程度高，各个环节的能量情况良好，与煤制烯烃工艺相比，该工艺的单位烯烃能耗较低，系统的能量利用率较高。由于本发明通过调节煤和天然气比例来满足甲醇合成要求，不需要进行变换，CO2排放量大大降低。综上所述，本发明所述的工艺综合性能良好，相比煤制烯烃系统具有明显优势。
Claims (10)
1.一种煤和天然气制取烯烃和氨的热电联产方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)合成气的制备：将煤与水蒸气、空气分离得到的氧气进行气化反应得到水煤气，水煤气经过净化得到煤制合成气；将天然气与二氧化碳或水蒸气进行重整反应，得到天然气制合成气；
(2)甲醇的制备：将步骤(1)得到的煤制合成气或将其和天然气制合成气混合用于合成甲醇；
(3)未反应气体的利用：将步骤(2)合成甲醇过程中未反应的气体分为三份，第一份循环用于步骤(2)的合成甲醇，第二份作为燃料给天然气重整反应提供热量，第三份用于燃气轮机发电和供热；
(4)烯烃的制备与氨的制备：将步骤(2)得到的甲醇分成两份，一份用于制备烯烃且该过程中产生水；另一份甲醇与制备烯烃过程中产生的水进行重整反应，制备氢气和二氧化碳，分离氢气和二氧化碳，将分离得到的氢气与空气分离得到的氮气混合用于合成氨，分离得到的二氧化碳用于天然气重整反应。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，煤气化反应条件为：压力0～10MPa，温度1000～1600℃，且控制所述煤制合成气中氢碳比为0.4～0.7；所述天然气重整反应条件为压力1.0～2.5MPa、温度700～950℃，且以水蒸气为原料的天然气制合成气中氢碳比为3，二氧化碳为原料的天然气制合成气中氢碳比为1；控制原料天然气和煤的输入质量为0～2.3，优选为2.3。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述水煤气的净化处理为将水煤气回收高温显热，温度降至40℃，并除去灰分，然后进行脱硫处理，脱硫后进一步回收热量；优选所述脱硫处理为湿法脱硫，更优选为低温甲醇洗法或聚乙二醇二甲醚法。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，经过所述脱硫处理后，水煤气总硫含量≤10mg/Nm3。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述合成甲醇反应条件为压力4～10MPa、温度200～300℃。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(3)的第一份未反应的气体经在压力5MPa，温度250℃的条件下进行气体变换，然后循环用于甲醇合成。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)的第三份未反应气体用于发电和供热为，将未反应气体送往燃气轮机燃烧做功，排出的高温烟气与锅炉热交换产生热蒸汽，用于驱动蒸汽轮机并供热。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)制备烯烃的条件为压力0.2～0.5MPa、温度400～550℃，并用磷酸硅铝盐分子筛作为催化剂。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述的重整反应条件为温度为250～300℃，压力为1～5MPa。
10.一种用于实现权利要求1～9任一项所述方法的装置，该装置包括：
空分设备，用于将空气分离为氧气和氮气；
气化炉，用于提供煤与水蒸气、空气分离得到的氧气进行气化反应得到水煤气；
净化装置，用于净化水煤气得到煤制合成气；
重整反应器，用于提供天然气与二氧化碳进行重整反应得到天然气制合成气；
甲醇合成装置，用于煤制合成气与天然气制合成气混合合成甲醇；且该甲醇合成装置设有用于将其内部分未反应气体引出甲醇合成装置经气体变换后循环入甲醇合成装置的管路；还设有将部分未反应气体引出甲醇合成装置送去重整反应装置的管路；还设有将部分未反应气体引出甲醇合成装置送去发电装置的管路；
发电装置，用于接受来自甲醇合成装置的部分未反应气体，通过燃气轮机发电和供热；
烯烃合成装置，用于以来自甲醇合成装置的甲醇为原料合成烯烃，并产生水；
甲醇重整装置，用于以来自甲醇合成装置的甲醇以及来自烯烃合成装置的水为原料进行重整反应制备氢气和二氧化碳，且该装置设有分离氢气与二氧化碳的设备，并设有将二氧化碳输送至天然气重整反应器的管道；
氨合成装置，用于接受来自甲醇重整装置的氢气以及来自空分设备的氮气，完成氢气与氮气的合成氨反应。
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