撬装型自给式沼气制备甲醇的方法、甲醇及其应用技术

本发明专利技术提供了一种撬装型自给式沼气制备甲醇的方法、甲醇及其应用，属于甲醇制备技术领域。沼气经过脱硫脱氨后部分进入燃烧炉作为燃料使用，另一部分在燃烧炉内发生重整反应，反应后产生的合成气经脱水脱碳后加压进入甲醇合成反应器合成甲醇。本发明专利技术通过将沼气经过脱硫脱氨后部分进入燃烧炉燃烧室作为燃料利用，另一部分在燃烧炉内发生重整反应，一方面通过将沼气中的氨气进行脱除，避免了氨气对设备和管道的腐蚀；另一方面通过使用沼气燃烧进行加热，使得本方法中所需的大部分能量来源于沼气，对公用工程配套设备依赖度较低，降低了沼气制备甲醇的生产成本。沼气制备甲醇的生产成本。沼气制备甲醇的生产成本。

【技术实现步骤摘要】
撬装型自给式沼气制备甲醇的方法、甲醇及其应用


[0001]本专利技术涉及一种撬装型自给式沼气制备甲醇的方法、甲醇及其应用，属于甲醇制备


技术介绍

[0002]沼气是各种有机物质(养殖业禽畜粪污、填埋垃圾、工业有机废水、水处理污泥等)经过微生物的发酵作用(厌氧发酵)产生的一种可燃烧混合气体。沼气虽是一种可再生生物质气体能源(主要成分甲烷占40％
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70％，二氧化碳占20％
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40％)。其中，甲烷是仅次于二氧化碳的第二大与人类活动相关的类温室气体，全球变暖潜能值是二氧化碳的28倍，且甲烷对全球温室效应的贡献率约为1/3。因此，联合国环境规划署《2021全球甲烷评估报告》认为减少人为造成的甲烷排放是迅速降低全球气候变暖最有效的低成本战略，全球联合甲烷排放减控及其能源化利用刻不容缓。
[0003]垃圾填埋场填埋气属于沼气类气体，截至2020年底，我国共有垃圾卫生填埋场1871座，同期仅270个沼气发电项目装机并网，大部分填埋场沼气资源未得到有效利用，这一部分的沼气资源一般经收集后采用火炬燃烧的方式，将甲烷转化为二氧化碳，以减少甲烷的排放。同时，大多数沼气工程产气量受季节性影响，波动性较大，发电或燃料利用季节性弃用或不充分利用现象明显，效率低下。总之，现有的沼气类能源存在利用不充分和能源浪费的现象，急需灵活的能源利用协同技术。
[0004]将沼气类气体转化为方便存储、运输的液态甲醇是一种高效利用生物质能源的可行思路，甲醇可以存贮待用，也可以非常容易的运输到其他地方使用，同时在一定程度上消除能源浪费和季节性能源不足现象，同时，产出的生物质甲醇不仅是重要的化工原料，也是重要的可储备能源、储氢能源。然而，现有的沼气制备甲醇的方法，通常需要额外补充氢源或者通过其它能源进行加热，使得沼气制备甲醇的成本较高，且无法大面积推广，同时，沼气中存在的氨气容易对设备和管道进行腐蚀，降低了设备和管道的使用寿命。
[0005]有鉴于此，确有必要对现有的沼气制备甲醇的方法提出改进，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撬装型自给式沼气制备甲醇的方法、甲醇及其应用，用于解决现有技术中通过沼气制备甲醇时需要额外补充能源、无法大面积推广的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了一种撬装型自给式沼气制备甲醇的方法，包括：
[0008]S1、对沼气进行加压，将加压后的沼气进行脱硫脱氨处理并存放于第一储罐中；
[0009]S2、对空气进行加压，所述第一储罐中的一部分沼气作为燃烧沼气与加压后的空气共同输入燃烧炉中燃烧，以提高燃烧炉的温度；
[0010]S3、所述燃烧炉内设有第一换热器和重整反应器，将工艺水输入所述第一换热器进行加热并汽化为水蒸气，所述第一储罐中的另一部分沼气作为工艺沼气和所述水蒸气共同输入所述重整反应器进行重整反应，以制备合成气；
[0011]S4、将所述合成气输入第一冷却器，以将所述合成气的温度降至室温，并对合成气进行气液分离；
[0012]S5、将合成气脱水脱碳后进行加压，并将加压后的合成气存放于第二储罐中；
[0013]S6、将所述第二储罐中的合成气输入甲醇合成反应器进行合成反应以得到产物混合气，产物混合气输入第二冷却器将温度降至室温并进行气液分离；气液分离后的气体输入膜分离器以对甲醇气体进行分离，并将分离后的甲醇气体输入精馏塔中进行精馏；气液分离后的液体输入精馏塔中进行加热，以将液体甲醇汽化为甲醇气体；
[0014]S7、所述精馏塔包括第一冷凝器，所述甲醇气体经所述第一冷凝器进行液化后进行收集存储。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，S1具体为：所述沼气经过第一压缩机进行加压至0.15MPa后输入第一脱硫塔，所述第一脱硫塔使用铁系脱硫剂将所述沼气中的H2S脱除至10ppm以下，随后输入第二脱硫塔，所述第二脱硫塔使用锌系脱硫剂将所述沼气中的H2S脱除至1ppm以下，随后将沼气输入脱氨塔，所述脱氨塔使用吸附剂将沼气中的氨脱除至1ppm以下并存放于第一储罐中。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，S2具体为：所述燃烧炉内设有第三换热器，所述空气经过第二压缩机加压至0.15MPa后输入所述第三换热器进行预热；所述燃烧沼气输入第四换热器进行预热，并与预热后的空气进行混合，随后输入燃烧炉内进行燃烧，以提高所述燃烧炉的温度。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，S3具体为：所述燃烧炉内设有第二换热器，所述水蒸气和工艺沼气混合并输入所述第二换热器进行预热后输入重整反应器进行重整反应，所述重整反应器包括第一反应器、第二反应器和第三反应器，所述燃烧炉包括与所述第一反应器相对应的第一加热区、与所述第二反应器相对应的第二加热区和与所述第三反应器相对应的第三加热区，所述第一加热区的温度为600～650℃，所述第二加热区的温度为700～750℃，所述第三加热区的温度为800～850℃，输出所述合成气的温度为800～900℃，所述水蒸气和所述工艺沼气混合后的碳氢比为1～3；
[0018]所述合成气自所述第三反应器输出并输入所述第四换热器，以对流经所述第四换热器的燃烧沼气进行换热，以将所述合成气的温度降至550～650℃。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，S4具体为：所述合成气自所述第四换热器输出并输入第五换热器，所述第五换热器用于所述合成气和导热油的热量传递，以将所述合成气的温度降至250～350℃，所述导热油与所述甲醇合成反应器和所述精馏塔连通，以进行热量传递，所述导热油的初始温度为180℃。
[0020]作为本专利技术的进一步改进，S5具体为：将所述合成气输入脱水塔，所述脱水塔使用水吸附剂对合成气中的水汽进行吸附脱除，吸附脱除后的所述合成气中水含量不大于0.1％，随后将所述合成气输入脱碳塔，所述脱碳塔使用二氧化碳吸附剂对合成气中的二氧化碳进行吸附脱除，吸附脱除后的所述合成气中二氧化碳含量不小于12％，所述合成气经过第三压缩机进行加压至3～5MPa后存放于所述第二储罐中。
[0021]作为本专利技术的进一步改进，S6具体为：对所述甲醇合成反应器进行加热至250℃，将所述产物混合气输入第六换热器与合成气进行换热，所述产物混合气从所述第六换热器输出后输入所述第二冷却器冷却后进行气液分离，所述膜分离器用于将产物混合气中的甲
醇气体与氢气、二氧化碳气体进行分离，并将分离后的氢气、二氧化碳气体输入第四压缩机加压至3～5MPa后输入所述第二储罐中。
[0022]作为本专利技术的进一步改进，所述燃烧炉还包括第八换热器，所述膜分离器分离后的部分氢气、部分二氧化碳气体输入减压阀将压力减至0.15MPa，随后输入所述第八换热器进行换热后输入燃烧炉内进行燃烧。
[0023]作为本专利技术的进一步改进，S7具体为：所述精馏塔包括设于所述精馏塔底部的塔釜，所述塔釜的温度为250℃，所述第一冷凝器设于所述精馏塔的顶部，甲醇液体在所述塔釜受热汽化后在所述第一冷凝器处液化并进行收集存本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种撬装型自给式沼气制备甲醇的方法，其特征在于，包括：S1、对沼气进行加压，将加压后的沼气进行脱硫脱氨处理并存放于第一储罐中；S2、对空气进行加压，所述第一储罐中的一部分沼气作为燃烧沼气与加压后的空气共同输入燃烧炉中燃烧，以提高燃烧炉的温度；S3、所述燃烧炉内设有第一换热器和重整反应器，将工艺水输入所述第一换热器进行加热并汽化为水蒸气，所述第一储罐中的另一部分沼气作为工艺沼气和所述水蒸气共同输入所述重整反应器进行重整反应，以制备合成气；S4、将所述合成气输入第一冷却器，以将所述合成气的温度降至室温，并对合成气进行气液分离；S5、将合成气脱水脱碳后进行加压，并将加压后的合成气存放于第二储罐中；S6、将所述第二储罐中的合成气输入甲醇合成反应器进行合成反应以得到产物混合气，产物混合气输入第二冷却器将温度降至室温并进行气液分离；气液分离后的气体输入膜分离器以对甲醇气体进行分离，并将分离后的甲醇气体输入精馏塔中进行精馏；气液分离后的液体输入精馏塔中进行加热，以将液体甲醇汽化为甲醇气体；S7、所述精馏塔包括第一冷凝器，所述甲醇气体经所述第一冷凝器进行液化后进行收集存储。2.根据权利要求1所述的撬装型自给式沼气制备甲醇的方法，其特征在于，S1具体为：所述沼气经过第一压缩机进行加压至0.15MPa后输入第一脱硫塔，所述第一脱硫塔使用铁系脱硫剂将所述沼气中的H2S脱除至10ppm以下，随后输入第二脱硫塔，所述第二脱硫塔使用锌系脱硫剂将所述沼气中的H2S脱除至1ppm以下，随后将沼气输入脱氨塔，所述脱氨塔使用吸附剂将沼气中的氨脱除至1ppm以下并存放于第一储罐中。3.根据权利要求1所述的撬装型自给式沼气制备甲醇的方法，其特征在于，S2具体为：所述燃烧炉内设有第三换热器，所述空气经过第二压缩机加压至0.15MPa后输入所述第三换热器进行预热；所述燃烧沼气输入第四换热器进行预热，并与预热后的空气进行混合，随后输入燃烧炉内进行燃烧，以提高所述燃烧炉的温度。4.根据权利要求3所述的撬装型自给式沼气制备甲醇的方法，其特征在于，S3具体为：所述燃烧炉内设有第二换热器，所述水蒸气和工艺沼气混合并输入所述第二换热器进行预热后输入重整反应器进行重整反应，所述重整反应器包括第一反应器、第二反应器和第三反应器，所述燃烧炉包括与所述第一反应器相对应的第一加热区、与所述第二反应器相对应的第二加热区和与所述第三反应器相对应的第三加热区，所述第一加热区的温度为600～650℃，所述第二加热区的温度为700～750℃，所述第三加热区的温度为800～850℃，输出所述合成气的温度为800～90...

【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：