新能源电解制氢与碳捕捉联合制甲醇系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种新能源电解制氢与碳捕捉联合制甲醇系统，包括新能源发电单元、电解制氢单元、二氧化碳捕捉单元、甲醇合成单元以及配电网。本实用新型专利技术采用风力发电、光伏发电的弃风、弃光为电解水制氢提供“绿色”电力，可以实现“绿氢”生产零碳排放；利用二氧化碳捕捉单元制取二氧化碳，氢气与二氧化碳气体进行混合形成混合气，混合气在催化剂作用下合成甲醇，粗甲醇经过净化装置提纯为精甲醇。本实用新型专利技术通过新能源制氢实现电网内多余的风电电力的消纳与储存，通过二氧化碳捕捉技术将燃煤发电厂排放烟气中的二氧化碳进行捕捉，通过碳捕捉与新能源制氢气相结合，为二氧化碳封存与利用提供新应用场景，将二氧化碳转化为甲醇进行封存与应用。行封存与应用。行封存与应用。

【技术实现步骤摘要】
新能源电解制氢与碳捕捉联合制甲醇系统

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[0001]本技术涉及一种甲醇制备系统，尤其涉及一种新能源电解制氢与碳捕捉联合制甲醇系统。

技术介绍
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[0002]甲醇作为一种重要的化工产品，其使用量仅次于苯、乙烯和丙烯等，其下游产品丰富，主要有甲醛、甲基叔丁基醚、甲基丙烯酸甲酯、醋酸、以及直接作为燃料等新用途，随着社会的发展甲醇很有可能会成为重要的替代能源。目前生产甲醇的主要原料是煤和天然气，在生产过程中会消耗大量的化石能源，不可避免的会对环境造成污染。
[0003]与此同时，氢储能作为智能电网和可再生能源发电规模化发展的重要支撑，其制备方式包括煤制氢、天然气制氢、电解水制氢以及页岩气制氢，其中，电解水制氢技术工艺过程简单，且制得的氢气纯度最高，是一种完全清洁的制氢方式，但在电解水制氢的过程中需要由配电网提供电力来源；又由于目前，我国的电源装机中，火电机组占比较大，以内蒙古为例，截止至2019年10月底，内蒙古电网统调装机容量7214.8万千瓦，直调火电装机容量4075.2万千瓦，火电装机占比56.5％，所以，从电源而言，电解水制氢的电源是以煤炭为一次能源的火电，不利于节能减排。
[0004]同时，近些年三北地区风电、光电规模不断扩大，但是，由于电网缺少储能设施等调峰手段，受风电出力特性、光伏发电特性与用电负荷特点的影响，大部分电场都存在通过弃风、弃光来限制风电机组和光伏机组的出力，严重影响了风电及光电的发电效率，制约了电场的经济效益。
[0005]此外，在全球气候变暖的背景下，如何最大限度地实现电力行业的低碳化具有十分重大的意义，如何能将排放的CO2实现有效的资源化利用是急需解决的问题。

技术实现思路
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[0006]本技术的目的在于提供一种新能源电解制氢与碳捕捉联合制甲醇系统，利用风电与光伏的弃风、弃光电力为电解水制氢单元提供清洁电力，利用二氧化碳捕捉工艺制取二氧化碳，最后将氢气与二氧化碳混合并在催化剂的作用下来制备甲醇。
[0007]本技术由如下技术方案实施：
[0008]新能源电解制氢与碳捕捉联合制甲醇系统，包括新能源发电单元、电解制氢单元、二氧化碳捕捉单元、甲醇合成单元以及配电网；
[0009]所述电解制氢单元的氢气储罐的出气口分两路，一路和所述二氧化碳捕捉单元的二氧化碳储罐的出气口均与所述甲醇合成单元的1# 混合器的进气口连通，另一路与所述甲醇合成单元的2#混合器的进气口连通；
[0010]所述新能源发电单元的风力发电变压器的电力输出端和所述新能源发电单元的光伏发电变压器的电力输出端均与所述配电网的电力输入端连接；
[0011]所述配电网的电力输出端分别与所述电解制氢单元的电解制氢变压器、所述甲醇
合成单元的合成单元变压器的电力输入端连接。
[0012]进一步的，所述新能源发电单元包括风力发电机组和光伏发电机组；
[0013]所述风力发电机组包括风力发电机和风力发电变压器，所述风力发电机的电力输出端与所述风力发电变压器的电力输入端连接；
[0014]所述光伏发电机组包括依次连接的光伏组件、逆变器和光伏发电变压器。
[0015]进一步的，所述电解制氢单元包括电解制氢变压器、整流逆变器、碱液储存罐、电解槽、气液分离器以及氢气储罐；
[0016]所述电解制氢变压器的电力输出端与所述整流逆变器的电力输入端连接，所述整流逆变器的电力输出端与所述电解槽的电力输入端连接；
[0017]所述碱液储存罐的出液口与所述电解槽的电解液进口连通，所述电解槽的电解液出口与所述碱液储存罐的进液口连通，所述电解槽的阴极产物出口与所述气液分离器的进气口连通，所述气液分离器的出气口与所述氢气储罐的进气口连通。
[0018]进一步的，所述二氧化碳捕捉单元包括火电厂锅炉、脱硝装置、空气预热器、静电除尘器、烟气冷却器、脱硫装置、吸收塔、贫液冷却器、贫富液换热器、再生塔、再生气冷凝器、再生气液分离器、粗二氧化碳冷却器、粗二氧化碳压缩机、过滤器、脱硫塔、分子筛、二氧化碳冷凝器、精馏塔、过冷器以及二氧化碳储罐；
[0019]所述火电厂锅炉的排烟管路与所述脱硝装置的烟气进口连通，所述脱硝装置的烟气出口与所述空气预热器的烟气进口连通，所述空气预热器的烟气出口与所述静电除尘器的烟气进口连通，所述静电除尘器的烟气出口与所述烟气冷却器的烟气进口连通，所述烟气冷却器的烟气出口与所述脱硫装置的烟气进口连通，所述脱硫装置的烟气出口与所述吸收塔的进气口连通，所述吸收塔底部的富液出口与所述贫富液换热器的冷介质进口连通，所述贫富液换热器的冷介质出口与所述再生塔的富液进口连通，所述再生塔顶部的再生气出口与所述再生气冷凝器的进口连通，所述再生气冷凝器的出口与所述再生气液分离器的进口连通，所述再生气液分离器的出气口与所述粗二氧化碳冷却器的进口连通，所述粗二氧化碳冷却器的出口与所述粗二氧化碳压缩机的进口连通，所述粗二氧化碳压缩机的出口与所述过滤器的进气口连通，所述过滤器的出气口与所述脱硫塔的进气口连通，所述脱硫塔的出气口与所述分子筛的进气口连通，所述分子筛的出气口与所述二氧化碳冷凝器的进气口连通，所述二氧化碳冷凝器的出气口与所述精馏塔的进气口连通，所述精馏塔的出气口与所述过冷器的进气口连通，所述过冷器的出液口与所述二氧化碳储罐的进液口连通；
[0020]所述再生气液分离器的出液口与所述再生塔的贫液进口连通，所述再生塔的贫液出口与所述贫富液换热器的热介质进口连通，所述贫富液换热器的热介质出口与所述贫液冷却器的进口连通，所述贫液冷却器的出口与所述吸收塔的贫液进口连通。
[0021]进一步的，所述甲醇合成单元包括1#混合器、换热器、加氢反应器、1#氧化锌脱硫塔、2#氧化锌脱硫塔、2#混合器、混合气预热器、甲醇反应器、粗甲醇冷凝器、分离器、循环压缩机、蒸汽包、粗甲醇储罐、合成单元变压器以及合成单元配电箱；
[0022]所述1#混合器的出气口与所述换热器的冷介质进口连通，所述换热器的冷介质出口与所述加氢反应器的进气口连通，所述加氢反应器底部的出气口分别与并列设置的所述1#氧化锌脱硫塔和所述2#氧化锌脱硫塔的进气口连通，所述1#氧化锌脱硫塔和所述2#氧化锌脱硫塔的出气口均与所述2#混合器的进气口连通，所述2#混合器的出气口与所述混合气
预热器的冷介质进口连通，所述混合气预热器的冷介质出口与所述甲醇反应器的进气口连通；所述甲醇反应器的粗甲醇出口分两路，一路与所述混合气预热器的热介质进口连通，另一路与所述换热器的热介质进口连通；所述混合气预热器的热介质出口和所述换热器的热介质出口均与所述粗甲醇冷凝器的进口连通，所述粗甲醇冷凝器的出口与所述分离器的进口连通，所述分离器的出气口与所述循环压缩机的进气口连通，所述循环压缩机的出气口与所述2#混合器的进气口连通；所述分离器的出液口与所述粗甲醇储罐的进液口连通；
[0023]所述甲醇反应器的蒸汽出口与所述蒸汽包的蒸汽进口连通，所述蒸汽包的出液口与所述甲醇反应器进液口连通；
[0024本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.新能源电解制氢与碳捕捉联合制甲醇系统，其特征在于，包括新能源发电单元、电解制氢单元、二氧化碳捕捉单元、甲醇合成单元以及配电网；所述电解制氢单元的氢气储罐的出气口分两路，一路和所述二氧化碳捕捉单元的二氧化碳储罐的出气口均与所述甲醇合成单元的1#混合器的进气口连通，另一路与所述甲醇合成单元的2#混合器的进气口连通；所述新能源发电单元的风力发电变压器的电力输出端和所述新能源发电单元的光伏发电变压器的电力输出端均与所述配电网的电力输入端连接；所述配电网的电力输出端分别与所述电解制氢单元的电解制氢变压器、所述甲醇合成单元的合成单元变压器的电力输入端连接。2.根据权利要求1所述的新能源电解制氢与碳捕捉联合制甲醇系统，其特征在于，所述新能源发电单元包括风力发电机组和光伏发电机组；所述风力发电机组包括风力发电机和风力发电变压器，所述风力发电机的电力输出端与所述风力发电变压器的电力输入端连接；所述光伏发电机组包括依次连接的光伏组件、逆变器和光伏发电变压器。3.根据权利要求1所述的新能源电解制氢与碳捕捉联合制甲醇系统，其特征在于，所述电解制氢单元包括电解制氢变压器、整流逆变器、碱液储存罐、电解槽、气液分离器以及氢气储罐；所述电解制氢变压器的电力输出端与所述整流逆变器的电力输入端连接，所述整流逆变器的电力输出端与所述电解槽的电力输入端连接；所述碱液储存罐的出液口与所述电解槽的电解液进口连通，所述电解槽的电解液出口与所述碱液储存罐的进液口连通，所述电解槽的阴极产物出口与所述气液分离器的进气口连通，所述气液分离器的出气口与所述氢气储罐的进气口连通。4.根据权利要求1所述的新能源电解制氢与碳捕捉联合制甲醇系统，其特征在于，所述二氧化碳捕捉单元包括火电厂锅炉、脱硝装置、空气预热器、静电除尘器、烟气冷却器、脱硫装置、吸收塔、贫液冷却器、贫富液换热器、再生塔、再生气冷凝器、再生气液分离器、粗二氧化碳冷却器、粗二氧化碳压缩机、过滤器、脱硫塔、分子筛、二氧化碳冷凝器、精馏塔、过冷器以及二氧化碳储罐；所述火电厂锅炉的排烟管路与所述脱硝装置的烟气进口连通，所述脱硝装置的烟气出口与所述空气预热器的烟气进口连通，所述空气预热器的烟气出口与所述静电除尘器的烟气进口连通，所述静电除尘器的烟气出口与所述烟气冷却器的烟气进口连通，所述烟气冷却器的烟气出口与所述脱硫装置的烟气进口连通，所述脱硫装置的烟气出口与所述吸收塔的进气口连通，所述吸收塔底部的富液出口与所述贫富液换热器的冷介质进口连通，所述贫富液换热器的冷介质出口与所述再生塔的富液进口连通，所述再生塔顶部的再生气出口与所述再生气冷凝器的进口连通，所述再生气冷凝器的出口与所述再生气液分离器的进口连通，所述再生气液分离器的出气口与所述粗二氧化碳冷却器的进口连通，所述粗二氧化碳冷却器的出口与所述粗二氧化碳压缩机的进口连通，所述粗二氧化碳压缩机的出口与所述过滤器的进气口连通，所述过滤器的出气口与所述脱硫塔的进气口连通，所述脱硫塔的出气口与所述分子筛的进气口连通，所述分子筛的出气口与所述二氧化碳冷凝器的进气口连通，所述二氧化碳冷凝器的出气口与所述精馏塔的进气口连通，所述精馏塔的出气口与
所述过冷器的进气口连通，所述过冷器的出液口与所述二氧化碳储罐的进液口连通；所述再生气液分离器的出液口与所述再生塔的贫液进口连通，所述再生塔的贫液出口与所述贫富液换热器的热介质进口连通，所述贫富液换热器的热介质出口与所述贫液冷却器的进口连通，所述贫液冷却器的出口与所述吸收塔的贫液进口连通。5.根据权利要求1所述的新能源电解制氢与碳捕捉联合制甲醇系统，其特征在于，所述甲醇合成单元包括1#混合器、换热器、加氢反应器、1#氧化锌脱硫塔、2#氧化锌脱硫塔、2#混合器、混合气预热器、甲醇反应器、粗甲醇冷凝器、分离器、循环压缩机、蒸汽包、粗甲醇储罐、合成单元变压...

【专利技术属性】
技术研发人员：李兵静，杜丽娟，张利东，魏巍，丁英华，牛守慧，王建华，于海鹏，司有华，璐娜，高亚辉，赛娜，
申请(专利权)人：内蒙古恒瑞新能源有限责任公司，
类型：新型
国别省市：