一种绿色甲醇制备工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种绿色甲醇制备工艺，由于西部与中部主要采用火电为主，该过程将会产生大量的

【技术实现步骤摘要】
一种绿色甲醇制备工艺


[0001]本专利技术涉及化学品制备
，具体涉及一种绿色甲醇制备工艺
。

技术介绍

[0002]随着科技的不断进步，我国对于能源的需求越来越大，并且对于绿色能源的需求更是尤为巨大，本专利技术提出一种绿色甲醇制备工艺及系统，由于绿色甲醇是一种以二氧化碳和绿氢或副产氢为原料的碳中性基石能源，制备过程负碳排放，燃烧后排放水和二氧化碳，净排放为零
。
[0003]再本专利技术所提出的一种绿色甲醇制备工艺，其主要是利用风光等绿色能源发电，并将其用于清洁制氢，随后结合中西部的火电厂所产生的大量废气，以此产生绿色甲醇同时，还能处理火电厂的碳排放量
。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：为解决中西部的火电厂所产生的大量废气问题，因此提出该种绿色甲醇制备方式，产生绿色甲醇同时，还能处理火电厂的碳排放量
。
并通过合理的算法优化，极大的提高转化效率
。
[0005]技术方案：一种绿色甲醇制备工艺，包括供氢环节
、
供碳环节
、
制备甲醇环节
、
优化控制单元；
[0006]所述供氢环节包括光伏发电
、
风力发电
、
蓄电池
、
电解氢器组成，光伏发电与风力发电所产生的电能主要用于电解氢器的使用，多余部分放置于蓄电池内，以供给其余部分使用；
[0007]所述供碳环节包括火电厂
、
废热锅炉
、
脱硫塔组成，发电厂的煤气经过废热锅炉的废热利用，经过脱硫塔的脱硫后，原料气中的硫化物含量小于
0.1mg/m3。
脱硫后气体进入转化炉
。
[0008]所述制备甲醇环节包括转化炉
、
上端换热器
、
下端换热器
、
合成气压缩机
、
循环压缩机
、
合成塔
、
甲醇冷凝器
、
粗分离塔
、
精制塔
。
合成气原料在转化炉内燃烧加热，转化炉内填充镍催化剂
。
从转化炉出来的气体进行热量交换后送入合成气压缩机，经压缩与循环气一起，在循环压缩机中预热，然后进入合成塔，其压力为
8.106MPa
，温度为
220℃。
在合成塔里，合成气通过催化剂生成粗甲醇
。
合成塔为冷激式塔，回收合成反应热产生中压蒸汽
。
出塔气体预热进塔气体，然后冷却，将粗甲醇在冷凝器中冷凝出来，气体大部分循环
。
粗甲醇在粗分离塔和精制塔中，经精馏分离出二甲醚
、
甲酸甲酯及杂醇油等杂质，即得精甲醇产品
。
合成氨联产甲醇
(
简称联醇
)
是我国独创的新工艺，主要是针对合成氨厂铜氨液脱除微量
CO
而开发的
。
联醇的生产条件是合成操作压力为
10
～
12MPa
，温度为
220
～
300℃
，采用铜基催化剂
。
[0009]所述优化控制单元，主要用于控制氢气流速
、
各项催化剂量
、CO2合成气的流速，确保合成的过程中，能够最大限度的保证合成效率，确保其饱和程度
。
[0010]所述供氢环节
、
供碳环节
、
制备甲醇环节中氢气流速
、
各项催化剂量
、CO2合成气的流速相关数据作为输入，建立如下目标函数，并利用预测
‑
迭代模型对目标函数进行优化控制，最终输出转化效率最高的控制方案，所述目标函数为：
[0011]F1＝
max(R1+R2)
[0012]式中：
R1为转化炉加工效率，
R2为合成塔转化效率
。
[0013][0014]式中：
A
c1
为
CO2合成气的截面积
。
α
为
CO2合成气的流速参数，
V
n1
为镍催化剂的体积，
V1为转化炉理论转化的气体体积，
η1为转化炉实际转化效率
。
[0015][0016]式中：
A
H
为氢气的截面积
。
β
为氢气的流速参数，
α1为一氧化碳的流速参数，
α2为二氧化碳的流速参数，
A
c1
为一氧化碳截面积，
A
c2
为二氧化碳截面积，
η2为合成塔实际转化效率
。V2为合成塔理论转化的体积
[0017]利用飞蚁迭代模型对目标函数
F
进行优化控制，最终输出最优的系统控制数据进行最佳转化率的控制，确保化合反应能够最大限度的实现，具体包括如下步骤：
[0018]步骤1：初始化种群，采用的范围投放初始化公式如下：
[0019][0020]式中：
lb
i
为下界，
ub
i
为上界，
rand
为
[0,1]的随机数，
d
i
为飞蚁总数量，
i
为第
i
个飞蚁；
。
[0021]步骤2：计算与目标函数相关的适应度值，进行排序，获取全局最优
X
best
，该全局最优为飞蚁寻找的最好定居点，即
F
所代表的转化率最高点；
[0022]步骤3：设置意外率
η
，由于大自然是非常危险的，故设置的意外率
η
以增加随机性其计算公式如下：
[0023][0024]式中：
T
为最大迭代次数，
t
为当前迭代次数，
rand
为
[0,1]之间的随机数
。
从1到0，使得随着迭代次数的增加，随机性减少，以增加聚合速度
。
[0025]步骤4：以下的迭代模型所得的位置内包含目标函数所需的各项参数
。
[0026]当
η
＞
0.5
时，表示安全抵达，更改公式如下：
[0027]X
i
(t+1)
＝
X
i
(t)+(w1+
η
+cos
θ
)(X
best
‑
x
i
(t))
[0028][0029]式中：
X
i
(t+1)
为一下代飞蚁
i
的位置，
X
i...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种绿色甲醇制备工艺，其特征在于，包括供氢环节
、
供碳环节
、
制备甲醇环节
、
优化控制单元；所述供氢环节包括通过电能产生氢气的电解氢器；所述供碳环节包括硫化物含量小于
0.1mg/m3的
CO2合成气；所述制备甲醇环节包括转化炉
、
上端换热器
、
下端换热器
、
合成气压缩机
、
循环压缩机
、
合成塔
、
甲醇冷凝器
、
粗分离塔
、
精制塔，
CO2合成气在转化炉内燃烧加热，转化炉内填充镍催化剂，从转化炉出来的气体进行热量交换后送入合成气压缩机，与循环气一起，在循环压缩机中预热，进入合成塔，，在合成塔里，
CO2合成气通过催化剂生成粗甲醇，，回收合成反应热产生中压蒸汽，出塔气体预热进塔气体，然后冷却，将粗甲醇在冷凝器中冷凝出来，粗甲醇在粗分离塔和精制塔中，经精馏分离出二甲醚
、
甲酸甲酯及杂醇油杂质后即得精甲醇产品；所述优化控制单元，用于控制氢气流速
、
各项催化剂量
、CO2合成气的流速，确保合成的过程中，能够最大限度的保证合成效率，确保其饱和程度，所述供氢环节
、
供碳环节
、
制备甲醇环节中氢气流速
、
各项催化剂量
、CO2合成气的流速相关数据作为输入，建立如下目标函数，并利用预测
‑
迭代模型对目标函数进行优化控制，最终输出转化效率最高的控制方案，所述目标函数为：
F1＝
max(R1+R2)
式中：
R1为转化炉加工效率，
R2为合成塔转化效率
。
式中：
A
c1
为
CO2合成气的截面积
。
α
为
CO2合成气的流速参数，
V
n1
为镍催化剂的体积，
V1为转化炉理论转化的气体体积，
η1为转化炉实际转化效率
。
式中：
A
H
为氢气的截面积
。
β
为氢气的流速参数，
α1为一氧化碳的流速参数，
α2为二氧化碳的流速参数，
A
c1
为一氧化碳截面积，
A
c2
为二氧化碳截面积，
η2为合成塔实际转化效率，
V2为合成塔理论转化的体积
。2.
根据权利要求1一种绿色甲醇制备工艺，其特征在于，利用飞蚁迭代模型对目标函数
F
进行优化控制，最终输出最优的系统控制数据进行最佳转化率的控制，确保化合反应能够最大限度的实现，具体包括如下步骤：步骤1：初始化种群，采用的范围投放初始化公式如下：式中：
lb
i
为下界，
ub
i
为上界，
rand
为
[0,1]
的随机数，
d
i
为飞蚁总数量，
i
为第
i
个飞蚁；步骤2：计算与目标函数相关的适应度值，进行排序，获取全局最优
X
best
，该全局最优为飞蚁寻找的最好定居点，即
F
所代表的转化率最高点；步骤3：设置意外率
η
，由于大自然是非常危险的，故设置的意外率
η
以增加随机性其计算公式如下：
式中：<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张敏，温文潮，李阳，谢金博，纪捷，殷庆媛，陈帅，张楚，彭甜，孙娜，沈雷，黄慧，夏奥运，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：