一种甲醇制造工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种甲醇制造工艺，包括以下工艺步骤：（1）利用太阳能或风能分解水制得氢气，并将氢气收集；（2）将收集到的氢气与二氧化碳在催化剂作用下制得甲醇，并将甲醇收集、储存。本发明把太阳能或风能变成了可储存的甲醇能源，而非电池储存及电能并网的方式；降低了太阳能和风能的环境条件限制，解决了现有技术中太阳能和风能采用氢的储能方式所产生的储存和运输问题；与此同时，本发明能吸收大气中的二氧化碳，减少了二氧化碳的排放，有利于保护环境。
【专利说明】-种甲醇制造工艺
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种甲醇制造工艺。
【背景技术】
[0002] 甲醇（CH30H)，是一种重要的有机化工原料和优质能源，主要用于制造甲醛、醋 酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多种有机产品，也是农药、医药的重要原料之一。甲醇亦 可代替汽油作燃料使用，以及用于先进的重整制氢工艺。在现有技术中，甲醇制造方法主 要包括以下几种：其一、氯甲烷水解法：CH 3C1+H20 - CH30H+HC1 ;其二、甲烷部分氧化法， 甲烷直接氧化生成甲醇：2CH4+02 - 2CH30H ;其三、煤、焦炭、油等矿物能源制甲醇的方法； 其四、氢和一氧化碳的合成制甲醇，其反应式：co+H2 -CH30H，可参照中国发明专利申请 97101425. 6、200780005726. 2、200610151359. 4等等；其五、二氧化碳和氢在催化剂作用下 制甲醇：C02+3H2 - CH30H+H20,可参照中国发明专利申请200810046409. U200910112654. 2、 200910163236. 6、201310175806· Χ、200810046409· 1 等等。然而，上述现有甲醇制造工艺都 是直接采用H2、CH4、CO、CH3C1或矿物能源作原料。
[0003] 在自然界的自然能中，太阳能和风能是两种非常重要的可再生清洁能源。其中，太 阳能的利用方式主要包括三种：其一、太阳能光伏发电，太阳能光伏系统可为房屋提供照明 以及交通信号灯和监控系统，并入电网供电；光伏板组件可以制成不同形状，而组件又可连 接，产生更多电能；天台及建筑物表面均可安装光伏组件，这些光伏设施通常被称为附设于 建筑物的光伏系统。其二、太阳能聚热，现代太阳热能科技将阳光聚合，并运用其能量产生 热水、蒸气和电力。其三、利用太阳能电池或锂电池等进行储能。而风能的利用方式则主要 包括风能发电及利用锂离子电池、移动电源等进行储能。然而，上述太阳能和风能在实际利 用过程中，光伏发电和风能发电要么需要并网，要么需要和建筑物用电设施相配合；太阳能 聚热同样需要和建筑物用热设施相配合，而产生的热水、蒸气经常用不完；此外储能方式也 受到储能电池的限制。
[0004] 随着技术的发展，太阳能制氢技术和风能制氢技术都已经逐渐形成，太阳 能制氢方面公开的中国专利有：200810063882.0 -种高效自耦合太阳能制氢系统、 200810172947. 5太阳能水电解制氢（氧）装置、201010291005. 6 -种聚光转光复合增强 型太阳能催化分解水制氢系统、201110006999. 7多碟太阳能聚热耦合生物质超临界水气 化制氢吸热反应器、200910249943. 7 -种利用太阳能分解水制氢的纳米电极的制备方 法。风能制氢方面公开的中国专利有：201210029959. 9风力发电制氢储能供氢和后备发 电装置、201310313891. 1 -种风电-太阳能制氢装置、201310338319. 0 -种风电-太阳能 制氢装置、200510091854. 6圆弧齿形链式风力发电制氢装置。上述太阳能和风能制氢技 术所制得的氢气可进行储存和输送，也可直接作为燃料使用，然而，由于氢气沸点非常低 (-252. 8°C)，需要施加较强的压力才能将其转化成液态，并储存于钢瓶等耐压容器中方能 运输，因此，太阳能和风能制氢的储能方式受到了极大的限制。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术中的不足，提供一种甲醇制造工 艺，该制造工艺能将太阳能、风能以液体甲醇形式储存起来，减少了二氧化碳的排放，降低 了太阳能和风能的环境条件限制，并使太阳能和风能转化的能源便于储存和运输。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案是： 一种甲醇制造工艺，包括以下工艺步骤： (1) 利用太阳能分解水制得氢气，并将氢气收集； (2) 将收集到的氢气与二氧化碳在催化剂作用下制得甲醇，并将甲醇收集、储存。
[0007] 上述步骤（1)中，太阳能分解水制得氢气的第一种方法包括： a. 利用太阳能光伏发电单元将太阳能转化为电能； b. 电能传输给电解单元，由电解单元将水电解成氢气和氧气。
[0008] 所述太阳能光伏发电单元包括太阳能电池，该太阳能电池为单晶硅太阳能电池或 多晶硅太阳能电池或非晶硅太阳能电池。
[0009] 上述步骤（1)中，太阳能分解水制得氢气的第二种方法包括： a. 利用太阳能聚光集热系统吸收太阳辐射，并将其转化为热能； b. 利用热化学循环制氢方式将水分解成氢气和氧气。
[0010] 所述太阳能聚光集热系统包括太阳能聚光集热器，该太阳能聚光集热器为槽式太 阳能聚光器、碟式太阳能聚光器、塔式太阳能聚光器、复合抛物面式聚光器中的任意一种。 进一步，所述碟式太阳能聚光器为单碟太阳能聚光器或多碟太阳能聚光器。
[0011] 上述步骤（2)中，氢气与二氧化碳在催化剂作用下制得甲醇的方法包括： a. 氢气和二氧化碳在铜基加氢催化剂作用下，温度230-280°C，压力5. 0-8. 5Mpa，气体 空速10000-200001^条件下进行第一步催化反应，得到甲醇、水、一氧化碳； b. 将上述a步反应后的甲醇、水、一氧化碳、及未反应的氢气和二氧化碳在气液分离器 中进行气液分离，液体状态的甲醇和水作为产品溶液被分离出，气体状态的一氧化碳、氢气 和二氧化碳进入下一步反应； c. 经过上述b步气液分离后，氢气、一氧化碳和二氧化碳在合成甲醇催化剂作用下，温 度230-280°C，压力4. 8-6. 5Mpa，气体空速8000-1800011-1条件下，进行第二步合成反应，得 到甲醇和水。
[0012] 一种甲醇制造工艺，包括以下工艺步骤： (1) 利用风能分解水制得氢气，并将氢气收集； (2) 将收集到的氢气与二氧化碳在催化剂作用下制得甲醇，并将甲醇收集、储存。
[0013] 上述步骤（1)中，风能分解水制得氢气的方法包括： a. 利用风能发电单元将风能转化为电能； b. 电能传输给电解单元，由电解单元将水电解成氢气和氧气。
[0014] 上述步骤（2)中，氢气与二氧化碳在催化剂作用下制得甲醇的方法包括： a. 氢气和二氧化碳在铜基加氢催化剂作用下，温度230-280°C，压力5. 0-8. 5Mpa，气体 空速10000-200001^条件下进行第一步催化反应，得到甲醇、水、一氧化碳； b. 将上述a步反应后的甲醇、水、一氧化碳、及未反应的氢气和二氧化碳在气液分离器 中进行气液分离，液体状态的甲醇和水作为产品溶液被分离出，气体状态的一氧化碳、氢气 和二氧化碳进入下一步反应； C.经过上述b步气液分离后，氢气、一氧化碳和二氧化碳在合成甲醇催化剂作用下，温 度230-280°C，压力4. 8-6. 5Mpa，气体空速8000-1800011-1条件下，进行第二步合成反应，得 到甲醇和水。
[0015] 本发明的有益效果是：本发明把太阳能和风能变成了可储存的甲醇能源，而非电 池储存及电能并网的方式；降低了太阳能和风能的环境条件限制，解决了现有技术中太阳 能和风能采用氢的储能方式所产生的储存和运输问题；与此同时，本发明能吸收大气中的 二氧化碳，减少了二氧化碳的排放，有利于保护环境。
【具体实施方式】
[0016] 下面对本发明工作原理作进一步详细说明。
[0017] 实施例一： 一种甲醇制造工艺，包括以下工艺步骤： (1) 利用太阳能分解水制得氢气，并将氢气收集； (2) 将收集到的氢气与二氧化碳在催化剂作用下制得甲醇，并将甲醇收集、储存，其中， 二氧化碳从大气中直接吸收。
[0018] 上述步骤（1)中，太阳能分解水制得氢气的第一种方法包括： a. 利用太阳能光伏发电单元将太阳能转化为电能；所述太阳能光伏发电单元包括太 阳能电池，该太阳能电池不仅限于单晶硅太阳能电池，还可以是多晶硅太阳能电池、非晶硅 太阳能电池或其他类型的太阳能电池； b. 电能传输给电解单元，由电解单元将水电解成氢气和氧气。
[0019] 上述步骤（1)中，太阳能分解水制得氢气的第二种方法包括： a. 利用太阳能聚光集热系统吸收太阳辐射，并将其转化为热能；所述太阳能聚光集热 系统包括太阳能聚光集热器，该太阳能聚光集热器为槽式太阳能聚光器、碟式太阳能聚光 器、塔式太阳能聚光器、复合抛物面式聚光器中的任意一种；进一步，所述碟式太阳能聚光 器为单碟太阳能聚光器或多碟太阳能聚光器； b. 利用热化学循环制氢方式将水分解成氢气和氧气。
[0020] 上述步骤（2)中，氢气与二氧化碳在催化剂作用下制得甲醇的方法包括： a. 氢气和二氧化碳在铜基加氢催化剂作用下，温度230-280°C，压力5. 0-8. 5Mpa，气体 空速10000-200001^条件下进行第一步催化反应，得到甲醇、水、一氧化碳；该步骤中的主 要反应式：C0 2+3H2 - CH30H+H20 及 C02+H2 - C0+H20 ; b. 将上述a步反应后的甲醇、水、一氧化碳、及未反应的氢气和二氧化碳在气液分离器 中进行气液分离，液体状态的甲醇和水作为产品溶液被分离出，气体状态的一氧化碳、氢气 和二氧化碳进入下一步反应； c. 经过上述b步气液分离后，氢气、一氧化碳和二氧化碳在合成甲醇催化剂作用下，温 度230-280°C，压力4. 8-6. 5Mpa，气体空速8000-1800011-1条件下，进行第二步合成反应，得 到甲醇和水；该步骤中的主要反应式：C0 2+3H2 - CH30H+H20、C02+H2 - C0+H20、C0+H2 - CH30H。
[0021] 上述催化反应中所需要的加温及加压能量均来自于太阳能。
[0022] 当然，氢气与二氧化碳在催化剂作用下制得甲醇的方法不仅限于上述分三步制得 甲醇的方法，还可以是二氧化碳在催化剂作用下直接加氢合成甲醇的方法。
[0023] 实施例二： 一种甲醇制造工艺，包括以下工艺步骤： (1) 利用风能分解水制得氢气，并将氢气收集； (2) 将收集到的氢气与二氧化碳在催化剂作用下制得甲醇，并将甲醇收集、储存，其中， 二氧化碳从大气中直接吸收。
[0024] 上述步骤（1)中，风能分解水制得氢气的方法包括： a. 利用风能发电单元将风能转化为电能； b. 电能传输给电解单元，由电解单元将水电解成氢气和氧气。
[0025] 上述步骤（2)中，氢气与二氧化碳在催化剂作用下制得甲醇的方法包括： a. 氢气和二氧化碳在铜基加氢催化剂作用下，温度230-280°C，压力5. 0-8. 5Mpa，气体 空速10000-200001^条件下进行第一步催化反应，得到甲醇、水、一氧化碳；该步骤中的主 要反应式：C0 2+3H2 - CH30H+H20 及 C02+H2 - C0+H20 ; b. 将上述a步反应后的甲醇、水、一氧化碳、及未反应的氢气和二氧化碳在气液分离器 中进行气液分离，液体状态的甲醇和水作为产品溶液被分离出，气体状态的一氧化碳、氢气 和二氧化碳进入下一步反应； c. 经过上述b步气液分离后，氢气、一氧化碳和二氧化碳在合成甲醇催化剂作用下，温 度230-280°C，压力4. 8-6. 5Mpa，气体空速8000-1800011-1条件下，进行第二步合成反应，得 到甲醇和水；该步骤中的主要反应式：C0 2+3H2 - CH30H+H20、C02+H2 - C0+H20、C0+H2 - CH30H。
[0026] 上述催化反应中所需要的加温及加压能量均来自于风能。
[0027] 当然，氢气与二氧化碳在催化剂作用下制得甲醇的方法不仅限于上述分三步制得 甲醇的方法，还可以是二氧化碳在催化剂作用下直接加氢合成甲醇的方法。
[0028] 以上所述，仅是本发明较佳实施方式，凡是依据本发明的技术方案对以上的实施 方式所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1. 一种甲醇制造工艺，其特征在于，包括以下工艺步骤： (1) 利用太阳能分解水制得氢气，并将氢气收集； (2) 将收集到的氢气与二氧化碳在催化剂作用下制得甲醇，并将甲醇收集、储存。
2. 根据权利要求1所述的甲醇制造工艺，其特征在于，上述步骤（1)中，太阳能分解水 制得氢气的方法包括： a. 利用太阳能光伏发电单元将太阳能转化为电能； b. 电能传输给电解单元，由电解单元将水电解成氢气和氧气。
3. 根据权利要求2所述的甲醇制造工艺，其特征在于：所述太阳能光伏发电单元包括 太阳能电池，该太阳能电池为单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池或非晶硅太阳能电 池。
4. 根据权利要求1所述的甲醇制造工艺，其特征在于，上述步骤（1)中，太阳能分解水 制得氢气的方法包括： a. 利用太阳能聚光集热系统吸收太阳辐射，并将其转化为热能； b. 利用热化学循环制氢方式将水分解成氢气和氧气。
5. 根据权利要求4所述的甲醇制造工艺，其特征在于：所述太阳能聚光集热系统包括 太阳能聚光集热器，该太阳能聚光集热器为槽式太阳能聚光器、碟式太阳能聚光器、塔式太 阳能聚光器、复合抛物面式聚光器中的任意一种。
6. 根据权利要求5所述的甲醇制造工艺，其特征在于：所述碟式太阳能聚光器为单碟 太阳能聚光器或多碟太阳能聚光器。
7. 根据权利要求1-6中任意一项所述的甲醇制造工艺，其特征在于，上述步骤（2)中， 氢气与二氧化碳在催化剂作用下制得甲醇的方法包括： a. 氢气和二氧化碳在铜基加氢催化剂作用下，温度230-280°C，压力5. 0-8. 5Mpa，气体 空速ΙΟΟΟΟΙΟΟΟΟΙΓ1条件下进行第一步催化反应，得到甲醇、水、一氧化碳； b. 将上述a步反应后的甲醇、水、一氧化碳、及未反应的氢气和二氧化碳在气液分离器 中进行气液分离，液体状态的甲醇和水作为产品溶液被分离出，气体状态的一氧化碳、氢气 和二氧化碳进入下一步反应； c. 经过上述b步气液分离后，氢气、一氧化碳和二氧化碳在合成甲醇催化剂作用下，温 度230-280°C，压力4. 8-6. 5Mpa，气体空速8000-1800011-1条件下，进行第二步合成反应，得 到甲醇和水。
8. -种甲醇制造工艺，其特征在于，包括以下工艺步骤： (1) 利用风能分解水制得氢气，并将氢气收集； (2) 将收集到的氢气与二氧化碳在催化剂作用下制得甲醇，并将甲醇收集、储存。
9. 根据权利要求8所述的甲醇制造工艺，其特征在于，上述步骤（1)中，风能分解水制 得氢气的方法包括： a. 利用风能发电单元将风能转化为电能； b. 电能传输给电解单元，由电解单元将水电解成氢气和氧气。
10. 根据权利要求8或9所述的甲醇制造工艺，其特征在于，上述步骤（2)中，氢气与二 氧化碳在催化剂作用下制得甲醇的方法包括： a.氢气和二氧化碳在铜基加氢催化剂作用下，温度230-280°C，压力5. 0-8. 5Mpa，气体 空速10000-200001^条件下进行第一步催化反应，得到甲醇、水、一氧化碳； b. 将上述a步反应后的甲醇、水、一氧化碳、及未反应的氢气和二氧化碳在气液分离器 中进行气液分离，液体状态的甲醇和水作为产品溶液被分离出，气体状态的一氧化碳、氢气 和二氧化碳进入下一步反应； c. 经过上述b步气液分离后，氢气、一氧化碳和二氧化碳在合成甲醇催化剂作用下，温 度230-280°C，压力4. 8-6. 5Mpa，气体空速8000-1800011-1条件下，进行第二步合成反应，得 到甲醇和水。
【文档编号】C07C29/151GK104193584SQ201410376774
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月4日 优先权日:2014年8月4日
【发明者】向华 申请人:广东合即得能源科技有限公司