利用二氧化碳合成甲醇的方法及生产系统技术方案

本发明专利技术提供一种利用二氧化碳合成甲醇的方法及生产系统，利用二氧化碳合成甲醇的方法包括如下步骤：甲醇合成反应：至少对二氧化碳和氢气进行加压、加热，使所述二氧化碳和所述氢气在铜基催化剂上进行二氧化碳的加氢反应，得到甲醇和水；循环反应：将所述甲醇、所述水、未反应的二氧化碳和未反应的氢气经冷凝、气液分离，获得气相产物和液相产物；将所述气相产物回输至所述二氧化碳和所述氢气中参与所述甲醇合成反应，将所述液相产物作为粗甲醇；提纯：将所述粗甲醇提纯，得到精甲醇。本发明专利技术的氢气来源绿电水解，方法流程简单，二氧化碳的总转化率和氢气的利用率较高，方法更具有经济性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
利用二氧化碳合成甲醇的方法及生产系统


[0001]本专利技术属于二氧化碳的技术利用的领域，涉及一种利用二氧化碳合成甲醇的方法及生产系统。

技术介绍

[0002]甲醇是化工行业重要的大宗化工原料，随着社会的发展，对甲醇的需求日益增加。目前，甲醇合成的原料有煤、天然气、焦炉气和含CO的各种尾气，这些原料先制备成合成气、合成气经净化、变换、脱硫脱碳后，获得新鲜气，然后和未反应完的经压缩机压缩的循环气体混合后，进入到反应器中反应，反应产物冷凝后，经气液分离器分离，气体部分弛放后，作为循环气体，液相产物为粗甲醇，粗甲醇经精馏塔精馏后获得粗产品。
[0003]如何利用二氧化碳合成高值化学品具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的第一个目的在于，为了解决如何利用二氧化碳合成甲醇的技术问题，提供一种利用二氧化碳合成甲醇的方法。
[0005]本专利技术的第二个目的在于，提供一种利用二氧化碳合成甲醇的生产系统。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种利用二氧化碳合成甲醇的方法，包括以下步骤：
[0007]甲醇合成反应：至少对二氧化碳和氢气进行加压、加热，使二氧化碳和氢气在铜基催化剂上进行二氧化碳的加氢反应，得到甲醇和水；
[0008]循环反应：将甲醇、水、未反应的二氧化碳和未反应的氢气经冷凝、气液分离，获得气相产物和液相产物；将气相产物回输至二氧化碳和氢气中参与甲醇合成反应，将液相产物作为粗甲醇；
[0009]提纯：将粗甲醇提纯，得到精甲醇。/>[0010]作为一个优选方案，二氧化碳的制备方法包括如下步骤：
[0011]预处理：对电厂烟道气进行预处理；
[0012]吸收：将电厂烟道气与二氧化碳吸收剂混合，使电厂烟道气通过二氧化碳吸收剂吸收二氧化碳；
[0013]再生：使二氧化碳吸收剂再生，释放二氧化碳吸收剂吸收的二氧化碳；
[0014]脱硫：释放的二氧化碳经过脱硫，加压液化得到纯度大于99.99％并且硫含量小于 0.01ppm的二氧化碳。
[0015]作为一个优选方案，在预处理的步骤后、吸收的步骤前，设有气体膨胀的步骤，在气体膨胀的步骤中，将电厂烟道气、二氧化硫吸收剂加入气体膨胀器，使电厂烟道气在气体膨胀器内通过二氧化硫吸收剂吸收二氧化硫。
[0016]作为一个优选方案，预处理的步骤中，包括对电厂烟道气除尘，加压到1～1.8Mpa。
[0017]作为一个优选方案，吸收的步骤中，二氧化碳吸收剂为有机胺吸收剂，有机胺吸收
剂的质量浓度范围(wt％)为10～50％，吸收步骤的操作压力为0.1～1.0MPa，操作温度为10～ 90℃。
[0018]作为一个优选方案，再生步骤的温度为120～150℃，压力为0.1～1.0MPa。
[0019]作为一个优选方案，氢气由绿电电解水获得，所述绿电电解为水力发电电解、风力发电电解、太阳能发电电解或地热能发电电解。
[0020]作为一个优选方案，二氧化碳和氢气的摩尔比为1:2～4；和/或，加热的温度为 220～270℃；和/或，甲醇合成反应器的反应压力为5.0～9.0Mpa、反应温度为220～270℃；和/或，冷凝在换热器中换热冷凝；和/或，气相产物经联合循环压缩机压缩后再回输至二氧化碳和氢气中。
[0021]作为一个优选方案，甲醇合成反应器为至少一个。
[0022]作为一个优选方案，甲醇合成反应器为多个，甲醇合成反应器的进口、出口首尾相连形成串联结构，或，多个甲醇合成反应器的进口共同连接一个总进口，多个甲醇合成反应器的出口共同连接一个总出口，形成并联结构。
[0023]作为一个优选方案，回输的气相产物与二氧化碳和氢气的混合物的流量体积比为3～7： 1。
[0024]作为一个优选方案，提纯的步骤中，粗甲醇经闪蒸后依次进行第一次精馏和第二次精馏，第一次精馏取重组分，精馏温度为100℃，第二次精馏取轻组分，压力为0.2～1.4MPa, 温度为120～160℃，得到所述精甲醇。因反应有部分副产物例如二甲醚，还有溶解在粗甲醇中H2和CO2,这样在第一个塔中，可以把轻组分分离出来，精馏温度为100℃，塔顶为轻组分，第二塔为甲醇产品塔，压力为0.2～1.4MPa,温度为120～160℃，塔顶为甲醇产品。
[0025]为了实现本专利技术第二个目的，提供一种利用二氧化碳合成甲醇的生产系统，生产系统适用于上述任一项利用二氧化碳合成甲醇的方法，包括以下单元：
[0026]甲醇合成反应单元，包括：至少对二氧化碳和氢气进行混合和加压的混合器、至少对所述二氧化碳和氢气进行加热的第一换热器、使所述二氧化碳和所述氢气在铜基催化剂上进行二氧化碳的加氢反应并得到甲醇和水的甲醇合成反应器；
[0027]循环反应单元，包括：将所述甲醇、水、未反应的二氧化碳和未反应的氢气进行冷凝以得到冷凝产物的第二换热器、对所述冷凝产物进行气液分离以获得气相产物和液相产物的气液分离器；将所述气相产物回输至所述混合器中参与所述甲醇合成反应的循环压缩机；
[0028]提纯单元，将所述液相产物作为粗甲醇提纯，得到精甲醇；
[0029]其中，所述甲醇合成反应单元连接循环反应单元，循环反应单元连接提纯单元。
[0030]作为一个优选方案，还包括二氧化碳制备单元，所述二氧化碳制备单元包括预处理塔、吸收塔、再生塔、脱硫槽，所述预处理塔与吸收塔相连，所述吸收塔与再生塔相连，所述再生塔与脱硫塔相连。
[0031]作为一个优选方案，在所述预处理塔与所述吸收塔之间，设有气体膨胀器，所述气体膨胀器设有渐变开口直径的管道。
[0032]作为一个优选方案，甲醇合成反应单元包括至少一个甲醇合成反应器。
[0033]作为一个优选方案，甲醇合成反应单元包括多个所述甲醇合成反应器，多个所述甲醇合成反应器的进口、出口首尾相连形成串联结构，或，多个所述甲醇合成反应器的进口
共同连接一个总进口，多个所述甲醇合成反应器的出口共同连接一个总出口，形成并联结构。
[0034]作为一个优选方案，所述第二换热器的进口连接所述甲醇合成反应单元的出口，所述第二换热器的出口连接至气液分离器，所述气液分离器与循环压缩机相连，所述循环压缩机连接至所述甲醇合成反应单元的进口。
[0035]作为一个优选方案，所述提纯单元，包括第一精馏塔和第二精馏塔，所述第一精馏塔和所述第二精馏塔串联，粗甲醇经闪蒸后依次进入所述第一精馏塔和所述第二精馏塔完成甲醇提纯。
[0036]作为一个优选方案，所述甲醇合成反应单元、所述循环反应单元以及所述提纯单元的热源连接电厂的余热释放单元、或各级抽汽单元或不同参数凝结水排放单元。
[0037]本专利技术可利用电厂烟道气制备捕集的二氧化碳加氢制备甲醇，将二氧化碳转化为高价值的化工原料和产品，由于采用以上技术方案，本专利技术取得了以下技术效果：
[0038]第一、与目前制备甲醇的方法相比，本专利技术的氢气来源于绿电水解，清洁环保；利用二氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用二氧化碳合成甲醇的方法，其特征在于，包括以下步骤：甲醇合成反应：至少对二氧化碳和氢气进行加压、加热，使所述二氧化碳和所述氢气在铜基催化剂上进行二氧化碳的加氢反应，得到甲醇和水；循环反应：将所述甲醇、所述水、未反应的二氧化碳和未反应的氢气经冷凝、气液分离，获得气相产物和液相产物；将所述气相产物回输至所述二氧化碳和所述氢气中参与所述甲醇合成反应，将所述液相产物作为粗甲醇；提纯：将所述粗甲醇提纯，得到精甲醇。2.根据权利要求1所述的利用二氧化碳合成甲醇的方法，其特征在于，所述二氧化碳的制备方法包括如下步骤：预处理：对电厂烟道气进行预处理；吸收：将所述电厂烟道气与二氧化碳吸收剂混合，使所述电厂烟道气通过所述二氧化碳吸收剂吸收二氧化碳；再生：使所述二氧化碳吸收剂再生，释放所述二氧化碳吸收剂吸收的二氧化碳；脱硫：释放的二氧化碳经过脱硫，加压液化得到纯度大于99.99％并且硫含量小于0.01ppm的二氧化碳。3.根据权利要求2所述的利用二氧化碳合成甲醇的方法，其特征在于，在所述预处理的步骤后、所述吸收的步骤前，设有气体膨胀的步骤，在所述气体膨胀的步骤中，将所述电厂烟道气、所述二氧化硫吸收剂加入气体膨胀器，使所述电厂烟道气在所述气体膨胀器内通过所述二氧化硫吸收剂吸收二氧化硫。4.根据权利要求2所述的利用二氧化碳合成甲醇的方法，其特征在于，所述预处理的步骤中，包括对所述电厂烟道气除尘，加压到1～1.8Mpa。5.根据权利要求2所述的利用二氧化碳合成甲醇的方法，其特征在于，所述吸收的步骤中，所述二氧化碳吸收剂为有机胺吸收剂，所述有机胺吸收剂的质量浓度范围为10～50％，所述吸收步骤的操作压力为0.1～1.0MPa，操作温度为10～90℃。6.根据权利要求2所述的利用二氧化碳合成甲醇的方法，其特征在于，所述再生步骤的温度为120～150℃，压力为0.1～1.0MPa。7.根据权利要求1所述的利用二氧化碳合成甲醇的方法，其特征在于，所述氢气由绿电电解水获得，所述绿电电解为水力发电电解、风力发电电解、太阳能发电电解或地热能发电电解。8.根据权利要求1所述的利用二氧化碳合成甲醇的方法，其特征在于，所述二氧化碳和所述氢气的摩尔比为1:2～4；和/或，所述加热的温度为220～270℃；和/或，所述甲醇合成反应器的反应压力为5.0～9.0Mpa、反应温度为220～270℃；和/或，所述冷凝在换热器中换热冷凝；和/或，所述气相产物经联合循环压缩机压缩后再回输至所述二氧化碳和所述氢气中。9.根据权利要求8所述的利用二氧化碳合成甲醇的方法，其特征在于，所述甲醇合成反应器为至少一个。10.根据权利要求8所述的利用二氧化碳合成甲醇的方法，其特征在于，所述甲醇合成反应器为多个，所述甲醇合成反应器的进口、出口首尾相连形成串联结构，或，多个所述甲
醇合成反应器的进口共同连接一个总进口，多个所述甲醇合成反应器的出口共同连接一个总出口，形成并联结构。11.根据权利要求8所述的利用二氧化碳合成甲醇的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘殿华，施敏，林英红，钱磊，王涛，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：