绿氢制备甲醇的方法技术

本发明专利技术提供了一种绿氢制备甲醇的方法，属于甲醇制备技术领域。制备方法包括电解制氢、逆水汽变换、甲醇合成和分离提纯四个阶段，利用电解去离子水获取高纯H2，高纯H2与CO2混合形成混合气，对混合气进行逆水汽变换反应，以制备含有CO的合成气，合成气经二级压缩后进入甲醇合成反应器中合成甲醇，产物粗甲醇进入甲醇精馏塔中提纯，可获得高纯度甲醇产品。本发明专利技术通过逆水汽变换反应与CO加氢制甲醇反应相结合，避免了CO2加氢制甲醇过程热力学平衡转化率低、高压循环气耗能等问题；通过电解水制取高纯、廉价的H2，降低了甲醇的生产成本；通过将甲醇分离工段设为双塔精馏，可获得高纯度甲醇产品，同时废水达标排放，且操作弹性高。且操作弹性高。且操作弹性高。

【技术实现步骤摘要】
绿氢制备甲醇的方法


[0001]本专利技术涉及一种绿氢制备甲醇的方法，属于甲醇制备


技术介绍

[0002]随着世界经济的快速发展，化石燃烧的消耗大幅提升，大气中CO2浓度逐年升高，导致温室效应加剧，严重破坏了生态平衡，对人类的生存和发展造成极大的威胁。此外，随着化石能源的大量消耗，全世界面临着能源短缺问题，引发“碳源危机”。为此人类迫切需要用清洁可持续的绿色低碳能源来代替化石能源的使用，减少环境污染和温室气体排放。
[0003]氢气作为清洁可持续的绿色能源，是未来的理想能源。目前氢能主要应用于化工原料、分布式能源及燃料电池汽车等领域。按照碳排放量的不同来分类，制氢技术可分为灰氢、蓝氢和绿氢。灰氢来源于化石能源，占全部氢气的95％以上，其制备过程必然有碳排放产生。蓝氢是天然气或甲烷重整后通过碳捕捉、碳封存等技术进行处理的氢气，但碳捕捉、碳封存技术成本高。绿氢是可再生能源通过电解水方式制备的氢气，其制备成本主要由可再生能源的成本决定，是氢能的最终状态。
[0004]CO2是一种储量丰富、廉价易得、无毒、不易燃的可再生资源，将CO2捕获并转化为高附加值化学品，不仅可以实现CO2减排，解决人类赖以生存的生态环境问题，而且能缓解“碳源危机”，但是，目前处理CO2的技术方案较为复杂，能耗高，平衡转化率低，且需要额外提供氢源作为原料，无法大规模的展开处理。
[0005]有鉴于此，确有必要提出一种绿氢制备甲醇的方法，以解决上述问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种绿氢制备甲醇的方法，以解决现有技术中CO2平衡转化率低、需要额外提供氢源的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了一种绿氢制备甲醇的方法，包括：
[0008]S1、对CO2进行加压或减压后存放于第一储罐中，对水进行电解反应，将电解得到的气体进行加压或减压后输入所述第一储罐中与CO2混合，以得到原料气，将所述原料气进行脱水加压后输入第二储罐进行存储；
[0009]S2、将所述原料气输入预热器进行预热，然后依次输入换热器和加热器，以升高原料气的温度，随后输入反应器进行逆水汽变换反应，以得到合成气，所述合成气流经所述换热器，与所述原料气换热，以提高原料气的温度，所述合成气依次流入冷凝器和分离器，以冷却和分离所述合成气；
[0010]所述逆水汽变换反应为：CO2+H2＝CO+H2O；
[0011]S3、所述合成气经第二脱水器进行干燥，随后进行压缩并输入第一换热器以升高温度，随后输入合成反应器进行甲醇合成反应，以得到混合物，所述混合物流经所述第一换热器，以与所述合成气换热，随后输入第一冷却器进行冷却；
[0012]S4、所述混合物输入脱气塔进行脱除溶解的气体，并将液态的混合物输入第一精
馏塔进行提纯，所述第一精馏塔的塔顶液输入第二精馏塔进行提纯，以得到甲醇产品；
[0013]S5、所述脱气塔将气态的混合物输入吸收塔，所述吸收塔通过去离子水吸收气态混合物中的甲醇，并将一部分气态的混合物从塔顶输入燃烧炉进行燃烧，另一部分气态的混合物输入第一储罐中进行循环。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，S1具体为：将CO2进行加压或减压至2atm后输入第一储罐中，所述电解水反应完成后对气体和液体进行分离，并对气体进行加压或减压至2atm，以输入所述第一储罐，将所述原料气输入第一脱水器进行脱水处理，对脱水后的原料气加压至5atm并输入第二储罐进行储存。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，电解水反应所需电能的来源为太阳能发电、风能发电、潮汐能发电、生物质能发电中的任意一种或几种的组合，所述第一储罐中H2和CO2的比值为1～3，电解水反应产生的O2作为助燃剂输入燃烧炉进行燃烧。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，S2具体为：所述逆水汽变换反应为一级反应，所述预热器为第一预热器，所述热量交换器为第一热量交换器，所述加热器为第一加热器，所述反应器为第一反应器，所述冷凝器为第一冷凝器，所述分离器为第一分离器，所述原料气依次穿过所述第一预热器、第一热量交换器、第一加热器进入第一反应器进行反应，反应得到的合成气依次穿过第一冷凝器、第一分离器并输入所述第二脱水器进行S3步骤。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，S2具体为：所述逆水汽变换反应为二级反应，所述预热器包括第一、第二预热器，所述分离器包括第一、第二分离器，所述反应器包括第一、第二反应器，所述第一预热器与所述第二储罐连接，所述第一分离器与所述第二预热器连接，所述第二分离器与第二脱水器连接，使得原料气能够在第一反应器和第二反应器内进行二级反应，提高CO的转换率。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，S2具体为：所述逆水汽变换反应为三级反应，所述预热器包括第一、第二、第三预热器，所述分离器包括第一、第二、第三分离器，所述反应器包括第一、第二、第三反应器，所述第一预热器与所述第二储罐连接，所述第一分离器与所述第二预热器连接，所述第二分离器与所述第三预热器连接，所述第三分离器与第二脱水器连接，使得原料气能够在第一反应器、第二反应器和第三反应器内进行三级反应，提高CO的转换率。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，S2具体为：所述逆水汽变换反应为四级反应，所述预热器包括第一、第二、第三、第四预热器，所述分离器包括第一、第二、第三、第四分离器，所述反应器包括第一、第二、第三、第四反应器，所述第一预热器与所述第二储罐连接，所述第一分离器与所述第二预热器连接，所述第二分离器与所述第三预热器连接，所述第三分离器与所述第四预热器连接，所述第四分离器与第二脱水器连接，使得原料气能够在第一反应器、第二反应器、第三反应器和第四反应器内进行四级反应，提高CO的转换率。
[0020]作为本专利技术的进一步改进，所述加热器为电加热，以快速提高原料气的温度，所述反应器为绝热列管式反应器，所述反应器内的催化剂为Pt/TiO2颗粒，H2/(CO+CO2)为2.5～4，CO2的含量为3～7％。
[0021]作为本专利技术的进一步改进，S4包括：所述第一精馏塔的塔顶与第二冷却器连接，以将气态的甲醇液化并存储于第一分离罐中，所述第一分离罐中的部分液体回流至所述第一精馏塔，其余部分液体输入第二精馏塔进行提纯；所述第二精馏塔的塔顶与第三冷却器连
接，以将气态的甲醇液化并存储于第二分离罐中，所述第二分离罐中的部分液体回流至所述第二精馏塔，剩余部分液体即为纯度较高的甲醇溶液；所述第二精馏塔的塔底液回流至所述第一精馏塔进行提纯。
[0022]作为本专利技术的进一步改进，S5包括：吸收了甲醇的去离子水回流至所述脱气塔中进行脱气，燃烧炉与第二换热器连接，以对导热油进行加热，所述导热油为预热器、所述合成反应器、所述第一精馏塔的塔釜和第二精馏塔的塔釜提供热量。
[0023]本专利技术的有益效果是：本专利技术提出了一种绿氢制备甲醇的方法，通过电解水制氢以降低成本，通过太阳能、风能、潮汐能等可再生能源进行发电，以获得高纯、廉价的氢气，以供后续使用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种绿氢制备甲醇的方法，其特征在于，包括：S1、对CO2进行加压或减压后存放于第一储罐中，对水进行电解反应，将电解得到的气体进行加压或减压后输入所述第一储罐中与CO2混合，以得到原料气，将所述原料气进行脱水加压后输入第二储罐进行存储；S2、将所述原料气输入预热器进行预热，然后依次输入换热器和加热器，以升高原料气的温度，随后输入反应器进行逆水汽变换反应，以得到合成气，所述合成气流经所述换热器，与所述原料气换热，以提高原料气的温度，所述合成气依次流入冷凝器和分离器，以冷却和分离所述合成气；所述逆水汽变换反应为：CO2+H2＝CO+H2O；S3、所述合成气经第二脱水器进行干燥，随后进行压缩并输入第一换热器以升高温度，随后输入合成反应器进行甲醇合成反应，以得到混合物，所述混合物流经所述第一换热器，以与所述合成气换热，随后输入第一冷却器进行冷却；S4、所述混合物输入脱气塔进行脱除溶解的气体，并将液态的混合物输入第一精馏塔进行提纯，所述第一精馏塔的塔顶液输入第二精馏塔进行提纯，以得到甲醇产品；S5、所述脱气塔将气态的混合物输入吸收塔，所述吸收塔通过去离子水吸收气态混合物中的甲醇，并将一部分气态的混合物从塔顶输入燃烧炉进行燃烧，另一部分气态的混合物输入第一储罐中进行循环。2.根据权利要求1所述的绿氢制备甲醇的方法，其特征在于，S1具体为：将CO2进行加压或减压至2atm后输入第一储罐中，所述电解水反应完成后对气体和液体进行分离，并对气体进行加压或减压至2atm，以输入所述第一储罐，将所述原料气输入第一脱水器进行脱水处理，对脱水后的原料气加压至5atm并输入第二储罐进行储存。3.根据权利要求2所述的绿氢制备甲醇的方法，其特征在于：电解水反应所需电能的来源为太阳能发电、风能发电、潮汐能发电、生物质能发电中的任意一种或几种的组合，所述第一储罐中H2和CO2的比值为1～3，电解水反应产生的O2作为助燃剂输入燃烧炉进行燃烧。4.根据权利要求1所述的绿氢制备甲醇的方法，其特征在于，S2具体为：所述逆水汽变换反应为一级反应，所述预热器为第一预热器，所述热量交换器为第一热量交换器，所述加热器为第一加热器，所述反应器为第一反应器，所述冷凝器为第一冷凝器，所述分离器为第一分离器，所述原料气依次穿过所述第一预热器、第一热量交换器、第一加热器进入第一反应器进行反应，反应得到的合成气依次穿过第一冷凝器、第一分离器并输入所述第二脱水器进行S3步骤。5.根据权利要求1所述的绿氢制备甲醇的方法，其特征在于，S2具体为：所述逆水汽变换反应为二级反应，所述预热器包括第一、第...

【专利技术属性】
技术研发人员：张耀远，吕扬平，王素峰，黎汉生，吴芹，史大昕，陈康成，魏崧，胡子恒，
申请(专利权)人：北京微通道科技有限公司，
类型：发明
国别省市：