零碳排放的煤制甲醇系统及煤制甲醇的方法技术方案

本公开涉及一种零碳排放的煤制甲醇系统及煤制甲醇的方法，该零碳排放的煤制甲醇系统包括煤气化装置、粗煤气净化冷却装置、酸性气体分离装置、二氧化碳加氢甲醇合成装置及合成气甲醇合成装置；煤气化装置用于供煤料进行气化反应以生成粗煤气；粗煤气净化冷却装置用于对粗煤气进行冷却净化处理；酸性气体分离装置用于对经冷却净化处理后的粗煤气进行分离，以分离出二氧化碳、合成气和硫化氢；二氧化碳加氢甲醇合成装置用于对二氧化碳和氢气进行合成处理得到甲醇；合成气甲醇合成装置用于对合成气进行合成处理得到甲醇，在实现对二氧化碳减排的同时，提高了煤中碳的利用效率，在不增加煤炭消耗的同时增加了甲醇产能，带来了可观的经济效益。的经济效益。的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
零碳排放的煤制甲醇系统及煤制甲醇的方法


[0001]本公开涉及煤化工
，尤其涉及一种零碳排放的煤制甲醇系统及煤制甲醇的方法。

技术介绍

[0002]目前，在我国的能源占比当中，煤炭依然是中国储量最丰富的化石能源。现阶段及未来相当长一段时期内，煤炭在我国的主体能源地位依然难以改变。煤炭的清洁高效利用不仅可促进我国能源的绿色转型发展，同时对减少我国的碳排放也具有不可估量的作用。
[0003]煤化工是实现煤炭清洁高效利用的一种重要渠道。通过煤化工可获取各种化工产品，其中产能最大的为甲醇。现阶段甲醇大都作为能源、燃料、化工等行业的标准化原料使用，2020年国内甲醇产能规模达9100万吨，主要来自煤制甲醇(占比76％)，而煤制甲醇过程中二氧化碳排放量较大。目前，现有的煤制甲醇工艺碳排放量大、水耗高、甲醇成本受煤价影响大，随煤价的攀高，市场盈利空间大大受限。
[0004]因此，如何实现煤制甲醇过程中二氧化碳的减排，且在不增加煤炭消耗的同时增加甲醇产能成为亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种零碳排放的煤制甲醇系统及煤制甲醇的方法。
[0006]第一方面，本公开提供了一种零碳排放的煤制甲醇系统，包括煤气化装置、粗煤气净化冷却装置、酸性气体分离装置、二氧化碳加氢甲醇合成装置以及合成气甲醇合成装置；
[0007]所述煤气化装置用于供煤料进行气化反应，以生成粗煤气；所述粗煤气净化冷却装置与所述煤气化装置的粗煤气出口连通，用于对所述粗煤气进行冷却净化处理；
[0008]所述酸性气体分离装置与所述粗煤气净化冷却装置连通，用于对经冷却净化处理后的粗煤气进行分离，以分离出二氧化碳、合成气和硫化氢；所述酸性气体分离装置具有供所述二氧化碳排出的二氧化碳出口、供所述合成气排出的合成气出口以及供所述硫化氢排出的硫化氢出口；
[0009]所述二氧化碳加氢甲醇合成装置具有与所述二氧化碳出口连通的二氧化碳入口以及可供氢气进入的氢气入口，所述二氧化碳加氢甲醇合成装置用于对所述二氧化碳和所述氢气进行合成处理，以得到甲醇；所述合成气甲醇合成装置与所述合成气出口连通，用于对所述合成气进行合成处理，以得到甲醇。
[0010]可选的，所述二氧化碳加氢甲醇合成装置包括二氧化碳加氢甲醇合成模块和第一降温分离模块；
[0011]所述二氧化碳加氢甲醇合成模块具有所述二氧化碳入口和所述氢气入口，用于对所述二氧化碳和所述氢气进行合成处理，以得到包含甲醇的第一粗产品；所述第一降温分离模块用于对所述第一粗产品进行降温分离，以得到所述甲醇。
[0012]可选的，所述合成气甲醇合成装置包括合成气甲醇合成模块和第二降温分离模块；
[0013]所述合成气甲醇合成模块用于对所述合成气进行合成处理，以得到包含甲醇的第二粗产品；所述第二降温分离模块用于对所述第二粗产品进行降温分离，以得到所述甲醇。
[0014]可选的，所述煤制甲醇系统还包括甲醇提纯装置；
[0015]所述甲醇提纯装置具有甲醇入口，所述甲醇入口分别与所述二氧化碳加氢甲醇合成装置的甲醇出口和所述合成气甲醇合成装置的甲醇出口连通；所述甲醇提纯装置用于对所述甲醇进行提纯处理，以得到精醇。
[0016]可选的，所述煤制甲醇系统还包括硫回收装置；
[0017]所述硫回收装置与所述硫化氢出口连通，用于对所述硫化氢进行回收，以得到硫产品。
[0018]可选的，所述煤制甲醇系统还包括混合配气增压装置；
[0019]所述二氧化碳加氢甲醇合成装置具有可供未转化原料气排出的第一排放口以及循环气入口，所述合成气甲醇合成装置具有可供未转化原料气排出的第二排放口，所述第一排放口和所述第二排放口分别与所述混合配气增压装置的气体入口连通；
[0020]所述混合配气增压装置用于对由所述气体入口进入的氢气和所述未转化原料气进行混合增压以得到循环气，且使所述循环气由所述循环气入口进入至所述二氧化碳加氢甲醇合成装置中。
[0021]可选的，所述煤制甲醇系统还包括电解水制氢装置；
[0022]所述电解水制氢装置的氢气出口至少与所述氢气入口和所述合成气甲醇合成装置连通，以至少向所述二氧化碳加氢甲醇合成装置和所述合成气甲醇合成装置中提供氢气；
[0023]所述电解水制氢装置的氧气出口与所述煤气化装置连通，以向所述煤气化装置提供氧气。
[0024]可选的，所述煤制甲醇系统还包括可再生能源发电装置和电锅炉装置；
[0025]所述可再生能源发电装置至少用于向所述电锅炉装置和所述电解水制氢装置供电；所述电锅炉装置的蒸汽出口与所述煤气化装置连通，以向所述煤气化装置提供蒸汽。
[0026]第二方面，本公开提供一种利用如上所述的零碳排放的煤制甲醇系统进行煤制甲醇的方法，所述方法包括：
[0027]将煤料通入至煤气化装置中，使所述煤料在所述煤气化装置中进行气化反应，以生成粗煤气；
[0028]将所述粗煤气通入至粗煤气净化冷却装置中进行冷却净化处理；
[0029]将经冷却净化处理后的粗煤气通入至酸性气体分离装置中，以使所述酸性气体分离装置对经冷却净化处理后的粗煤气进行分离，以分离出二氧化碳、硫化氢和合成气；
[0030]将氢气和分离出的所述二氧化碳通入至二氧化碳加氢甲醇合成装置中，以使所述二氧化碳加氢甲醇合成装置对所述氢气和所述二氧化碳进行合成处理，以得到甲醇；
[0031]将分离出的所述合成气通入至合成气甲醇合成装置中，以使所述合成气甲醇合成装置对所述合成气进行合成处理，以得到甲醇。
[0032]可选的，所述二氧化碳加氢甲醇合成装置中的合成反应压力为 2.5～5MPa，反应
温度为150～250℃，氢碳比为2.9～3.1，保持空速为 3000～10000ml/(g cat
·
h)，二氧化碳单程转化率＞20％，甲醇选择性＞ 80％。
[0033]可选的，所述将氢气和分离出的所述二氧化碳通入至二氧化碳加氢甲醇合成装置中，以使所述二氧化碳加氢甲醇合成装置对所述氢气和所述二氧化碳进行合成处理，以得到甲醇的步骤包括：
[0034]将氢气和分离出的所述二氧化碳通入至二氧化碳加氢甲醇合成模块中，以使所述二氧化碳加氢甲醇合成模块对所述氢气和所述二氧化碳进行合成处理，以得到包含甲醇的第一粗产品；其中，所述二氧化碳加氢甲醇合成模块中具有催化剂，所述催化剂包括铜基催化剂和钼基催化剂中的至少一种；
[0035]将所述第一粗产品通入至第一降温分离模块中，以使所述第一降温分离模块对所述第一粗产品进行降温分离，以得到所述甲醇。
[0036]可选的，所述将分离出的所述合成气通入至合成气甲醇合成装置中，以使所述合成气甲醇合成装置对所述合成气进行合成处理，以得到甲醇的步骤包括：
[0037]将分离出的所述合成气通入至合成气甲醇合成模块中，以使所述合成气甲醇合成模块对所述合成气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种零碳排放的煤制甲醇系统，其特征在于，包括煤气化装置(1)、粗煤气净化冷却装置(2)、酸性气体分离装置(3)、二氧化碳加氢甲醇合成装置(4)以及合成气甲醇合成装置(5)；所述煤气化装置(1)用于供煤料进行气化反应，以生成粗煤气；所述粗煤气净化冷却装置(2)与所述煤气化装置(1)的粗煤气出口(11)连通，用于对所述粗煤气进行冷却净化处理；所述酸性气体分离装置(3)与所述粗煤气净化冷却装置(2)连通，用于对经冷却净化处理后的粗煤气进行分离，以分离出二氧化碳、合成气和硫化氢；所述酸性气体分离装置(3)具有供所述二氧化碳排出的二氧化碳出口(31)、供所述合成气排出的合成气出口(32)以及供所述硫化氢排出的硫化氢出口(33)；所述二氧化碳加氢甲醇合成装置(4)具有与所述二氧化碳出口(31)连通的二氧化碳入口(411)以及可供氢气进入的氢气入口(412)，所述二氧化碳加氢甲醇合成装置(4)用于对所述二氧化碳和所述氢气进行合成处理，以得到甲醇；所述合成气甲醇合成装置(5)与所述合成气出口(32)连通，用于对所述合成气进行合成处理，以得到甲醇。2.根据权利要求1所述的零碳排放的煤制甲醇系统，其特征在于，所述二氧化碳加氢甲醇合成装置(4)包括二氧化碳加氢甲醇合成模块(41)和第一降温分离模块(42)；所述二氧化碳加氢甲醇合成模块(41)具有所述二氧化碳入口(411)和所述氢气入口(412)，用于对所述二氧化碳和所述氢气进行合成处理，以得到包含甲醇的第一粗产品；所述第一降温分离模块(42)用于对所述第一粗产品进行降温分离，以得到所述甲醇。3.根据权利要求1所述的零碳排放的煤制甲醇系统，其特征在于，所述合成气甲醇合成装置(5)包括合成气甲醇合成模块(51)和第二降温分离模块(52)；所述合成气甲醇合成模块(51)用于对所述合成气进行合成处理，以得到包含甲醇的第二粗产品；所述第二降温分离模块(52)用于对所述第二粗产品进行降温分离，以得到所述甲醇。4.根据权利要求1所述的零碳排放的煤制甲醇系统，其特征在于，所述煤制甲醇系统还包括甲醇提纯装置(6)；所述甲醇提纯装置(6)具有甲醇入口，所述甲醇入口分别与所述二氧化碳加氢甲醇合成装置(4)的甲醇出口(421)和所述合成气甲醇合成装置(5)的甲醇出口(521)连通；所述甲醇提纯装置(6)用于对所述甲醇进行提纯处理，以得到精醇。5.根据权利要求1所述的零碳排放的煤制甲醇系统，其特征在于，所述煤制甲醇系统还包括硫回收装置(30)；所述硫回收装置(30)与所述硫化氢出口(33)连通，用于对所述硫化氢进行回收，以得到硫产品。6.根据权利要求1所述的零碳排放的煤制甲醇系统，其特征在于，所述煤制甲醇系统还包括混合配气增压装置(7)；所述二氧化碳加氢甲醇合成装置(4)具有可供未转化原料气排出的第一排放口以及循环气入口(413)，所述合成气甲醇合成装置(5)具有可供未转化原料气排出的第二排放口，所述第一排放口和所述第二排放口分别与所述混合配气增压装置(7)的气体入口连通；所述混合配气增压装置(7)用于对由所述气体入口进入的氢气和所述未转化原料气进
行混合增压以得到循环气，且使所述循环气由所述循环气入口(413)进入至所述二氧化碳加氢甲醇合成装置(4)中。7.根据权利要求1至6任一项所述的零碳排放的煤制甲醇系统，其特征在于，所述煤制甲醇系统还包括电解水制氢装置(8)；所述电解水制氢装置(8)的氢气出口(81)至少与所述氢气入口(412)和所述合成气甲醇合成装置(5)连通，以至少向所述二氧化碳加氢甲醇合成装置(4)和所述合成气甲醇合成装置(5)中提供氢气；所述电解水制氢装置(8)的氧气出口(82)与所述煤气化装置(1)连通，以向所述煤气化装置(1)提供氧气。8.根据权利要求7所述的零碳排放的煤制甲醇系统，其特征在于，所述煤制甲醇系统还包括可再生能源发电装置(9)和电锅炉装...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛燕东，野田，王俊美，
申请(专利权)人：新奥科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：