一种新型二氧化碳加氢制备甲醇的生产系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种新型二氧化碳加氢制备甲醇的生产系统，包括焚烧系统、膜分离系统、制氢系统和甲醇合成系统；所述焚烧系统产出净化的燃烧烟气；所述膜分离系统包括多级膜分离器，所述多级膜分离器接受燃烧烟气并逐级分离出O2、CO2；所述制氢系统包括电解槽以及为电解槽供直流电的清洁发电系统，所述电解槽分别与产出H2的H2分离器、产出O2的O2分离器连通；所述甲醇合成系统包括甲醇合成塔，所述甲醇合成塔接受CO2和H2并产出粗甲醇产品。本实用新型专利技术将垃圾焚烧、二氧化碳捕集、水电解制氢、二氧化碳加氢制备甲醇进行系统耦合，实现垃圾焚烧富氧燃烧，提高垃圾焚烧效率；实现二氧化碳资源化利用和固碳减排。源化利用和固碳减排。源化利用和固碳减排。

【技术实现步骤摘要】
一种新型二氧化碳加氢制备甲醇的生产系统


[0001]本技术涉及节能减排
，尤其涉及一种新型二氧化碳加氢制备甲醇的生产系统。

技术介绍

[0002]全球气候变暖，气候形势严峻，减少碳排放，发展绿色经济成为国际社会发展的主流，我国也出台了“碳达峰、碳中和”的新战略，减少碳排放成为电力行业的减排大趋势。减碳化工工艺可以减少工业生产中二氧化碳的排放量，但对于部分反应，二氧化碳作为产物或者副产物，其产生和排放难以避免。因此，碳资源化利用是实现碳中和目标不可或缺的环节。中国专利CN113292394B公开了“一种焦炉煤气耦合垃圾焚烧发电制甲醇装置”，包括燃烧生活垃圾进行发电的垃圾焚烧发电单元，从排放的烟气中捕集二氧化碳的二氧化碳捕集单元，以及将焦炉煤气、捕集到的二氧化碳和氧气共重整后合成为甲醇，并排出甲醇释放气的甲醇合成单元，其中，甲醇释放气部分送入到垃圾焚烧发电单元内与生活垃圾混合燃烧，该专利系统解决了焦炉煤气制备甲醇过程中的二氧化碳来源问题，充分利用了垃圾焚烧产生烟气中的二氧化碳，减少了碳排放，也解决了焦炉煤气制备甲醇过程中的副产物甲醇释放气的排放问题，将甲醇释放气燃烧，又可以用于发电，提高了发电量。该专利存在的问题在于利用焦炉煤气为原料制备甲醇，焦炉煤气的产生原料为煤炭，为化石燃料，未能在源头减少碳源引入；需要配合设置空分装置生产氧气，作为甲醇制备的反应气源，经济性不佳；工艺流程较长，需要针对煤炉气进行脱硫等操作，环保型较差。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：本技术的目的是提供一种新型甲醇生产系统，不仅高效的实现对焚烧尾气减碳、固碳，而且能从系统中降低碳源的引入，实现清洁化生产。
[0004]技术方案：本技术所述的一种新型二氧化碳加氢制备甲醇的生产系统，包括：
[0005]焚烧系统，所述焚烧系统产出净化的燃烧烟气；
[0006]膜分离系统，所述膜分离系统包括多级膜分离器，所述多级膜分离器接受燃烧烟气并逐级分离出O2、CO2；
[0007]制氢系统，所述制氢系统包括电解槽以及为电解槽供直流电的清洁发电系统，所述电解槽分别与产出H2的H2分离器、产出O2的 O2分离器连通；
[0008]甲醇合成系统，所述甲醇合成系统包括甲醇合成塔，所述甲醇合成塔接受CO2和H2并产出粗甲醇产品。
[0009]优选的，所述膜分离系统还包括分别与多级膜分离器连接的N2缓冲罐、O2缓冲罐、CO2缓冲罐。
[0010]优选的，所述O2分离器通过输送管路与O2缓冲罐连通，且输送管路内连接有洗涤器。
[0011]优选的，所述焚烧系统包括焚烧炉以及依次与焚烧炉连接的余热锅炉、烟气净化
系统、压缩机、过滤器和电加热器。
[0012]优选的，所述压缩机与过滤器之间还连接有冷凝器，所述冷凝器通过冷凝水管路返液至电解槽。
[0013]优选的，所述甲醇合成系统还包括依次与甲醇合成塔连接的甲醇分离器。
[0014]优选的，所述甲醇合成塔与甲醇分离器之间管路上还连接有高温换热器和粗甲醇水冷器。
[0015]优选的，所述清洁发电系统为光伏发电系统、风力发电系统、水力发电系统之一或组合。
[0016]有益效果：与现有技术相比，本技术具有如下优点：1、本技术将垃圾焚烧、二氧化碳捕集、水电解制氢、二氧化碳加氢制备甲醇进行系统耦合，在实现垃圾焚烧富氧燃烧，提高垃圾焚烧效率的同时，达到了固碳减排、二氧化碳资源化利用的目的；2、垃圾焚烧产生的烟气中碳排放体量大，利用多级膜分离器分离收集二氧化碳、氧气、氮气，便于二氧化碳的分离、捕集以及固化减碳；3、二氧化碳加氢制备甲醇过程中，氢气原料来自于水电解过程，水电解采用光伏、风能等清洁电能电解制氢，制氢过程中无碳源引入，绿色环保，有利于提高固碳减排效果；4、该生产系统实现能量的多级回收利用，具有较好的经济效益。
附图说明
[0017]图1为本技术的甲醇生产系统流程示意图；
[0018]图2为图1中多级膜分离器工作原理示意图。
[0019]附图标记：1、焚烧系统；11、生活垃圾；12、焚烧炉；13、余热锅炉；14、烟气净化系统；15、压缩机；16、冷凝器；17、过滤器；18、电加热器；19、冷凝水管路；2、膜分离系统；21、多级膜分离器；22、N2缓冲罐；23、O2缓冲罐；24、CO2缓冲罐；3、制氢系统；31、清洁发电系统；32、电解槽；33、H2分离器；34、O2分离器；35、洗涤器；36、H2缓冲罐；4、甲醇合成系统；41、甲醇合成塔；42、高温换热器；43、粗甲醇水冷器；44、甲醇分离器；45、甲醇产品。
具体实施方式
[0020]为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例的附图1
‑
2所示，对本技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本技术的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0021]结合图1所示，本技术的一种新型二氧化碳加氢制备甲醇的生产系统，包括焚烧系统1、膜分离系统2、制氢系统3和甲醇合成系统4。焚烧系统1包括焚烧炉12以及依次与焚烧炉连接的余热锅炉13、烟气净化系统14、压缩机15、过滤器17和电加热器18，人类日常生活产生的生活垃圾11投入焚烧炉12中进行充分燃烧产生高温高压烟气，高温高压烟气通过余热锅炉13生产蒸汽，蒸汽驱动与余热锅炉配合设置的汽轮发电机进行发电。烟气经过余热锅炉13后压力逐步降低并伴随烟气温度降低，烟气在通过烟气净化系统14可以除去烟气中的大颗粒粉尘等杂物，经过烟气净化系统的烟气在压缩机作用下，气压得以提升。压缩机15与过滤器17之间还连接有冷凝器16，增压后的烟气通过冷凝器16将烟气中水汽冷凝后
作为返液加以利用。冷凝后的烟气进入过滤器17中进一步脱出细小颗粒物。经过过滤后的燃烧烟气进入电加热器18进行加热，通过压缩机15、电加热器18后，将燃烧烟气的气压力维持在1.2
‑
1.4MPa，温度维持在40
‑
50℃。焚烧系统1可将生活垃圾燃烧并产出热量用于发电，燃烧烟气经过脱尘、冷凝脱水、增压后即可得到清洁的燃烧烟气。
[0022]膜分离系统2包括多级膜分离器21以及与多级膜分离器21连接的N2缓冲罐22、O2缓冲罐23、CO2缓冲罐24。如图2所示，多级膜分离器的工作原理为：烟尘气体中不同气体成分在高分子膜两侧的溶解度和扩散系数不同，渗透率较快的气体组分先透过高分子膜进入低压侧，而渗透率较慢的气体组分在高压侧滞留富集。常见气体组分的渗透率由快到慢依次为：H2O＞H2＞CO2＞O2＞Ar＞CO＞CH4＞N2，采用不同选择性的高分子膜，利用燃烧烟气中各关键组分在一定压力下，通过高分子膜的速率不同，即可实现对燃烧烟气中不同气体组分的分离。本具体实施例中，多级膜分离器21包括至少包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型二氧化碳加氢制备甲醇的生产系统，其特征在于，包括：焚烧系统（1），所述焚烧系统（1）产出净化的燃烧烟气；膜分离系统（2），所述膜分离系统（2）包括多级膜分离器（21），所述多级膜分离器（21）接受燃烧烟气并逐级分离出O2、CO2；制氢系统（3），所述制氢系统（3）包括电解槽（32）以及为电解槽供直流电的清洁发电系统（31），所述电解槽（32）分别与产出H2的H2分离器（33）、产出O2的 O2分离器（34）连通；甲醇合成系统（4），所述甲醇合成系统（4）包括甲醇合成塔（41），所述甲醇合成塔（41）接受CO2和H2并产出粗甲醇产品。2.根据权利要求1所述的新型二氧化碳加氢制备甲醇的生产系统，其特征在于，所述膜分离系统（2）还包括分别与多级膜分离器（21）连接的N2缓冲罐（22）、O2缓冲罐（23）、CO2缓冲罐（24）。3.根据权利要求2所述的新型二氧化碳加氢制备甲醇的生产系统，其特征在于，所述O2分离器（34）通过输送管路与O2缓冲罐（23）连通，且输送管路内连接有洗涤器（3...

【专利技术属性】
技术研发人员：冷富荣，胡利华，孙亭亭，
申请(专利权)人：光大环境科技中国有限公司，
类型：新型
国别省市：