甲醇制备系统的制作方法

本发明涉及甲醇制备，特别涉及一种甲醇制备系统。

背景技术：

1、甲醇作为燃料具有燃烧高效、排放清洁、可再生等特点。同时，甲醇在常温常压下为液态，储存、运输、使用等环节更安全便捷，成为业界公认的理想新型清洁可再生燃料。

2、甲醇相比传统汽油燃料，能直接减少二氧化碳排放，并有效降低氮氧化物及颗粒物等污染物，同时，甲醇具有辛烷值高、抗爆性强、资源丰富、碳氢与氧分布均匀、可使发动机工作更加平稳、可提高能源转换效率等特点与功能，在汽车、船舶、航空等领域有着明显优势。甲醇相比新能源氢燃料能源，其具有便于储存、性价比高、储运用便捷、安全性高、可即产即用等特点，利于大规模推广。

3、目前，通常通过电解水制氢与合成气反应而得到甲醇。但是，上述合成反应中，存在大量能量浪费的情况，使得整个甲醇制备的能耗较大。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种成本较低的甲醇制备系统，以解决现有技术中的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种甲醇制备系统，包括制氢设备、合成气处理设备、二氧化碳处理设备以及合成设备，所述制氢设备用于制备氢气，

3、所述合成气处理设备包括：

4、气化工段，其用于供反应而产生粗合成气，所述粗合成气包括一氧化碳、二氧化碳和氢气；

5、第一能量利用工段，其设置于所述气化工段的下游，用于回收利用所述气化工段所产生的热量；

6、所述二氧化碳处理设备包括：

7、捕碳工段，其设置于所述第一能量利用工段的下游，用于接收所述粗合成气并捕获二氧化碳而分别得到二氧化碳和第二混合气；

8、储碳工段，其设置于所述捕碳工段的下游，用于接受并储存所述捕碳工段的二氧化碳；

9、二氧化碳膨胀能量利用工段，其设置于所述储碳工段的下游，以将二氧化碳膨胀时的能量转化为电能；

10、所述合成设备用于合成甲醇，其同时设置于所述制氢设备、所述气化工段、所述捕碳工段以及所述储碳工段的下游，用于接收气体作为反应气体。

11、在其中一实施方式中，所述第一能量利用工段包括设置于所述气化工段下游的余热回收工段，所述余热回收工段同时位于所述捕碳工段和所述合成设备的上游，所述余热回收工段包括能够相互进行热交换的第一通道和第二通道，所述气化工段与所述第一通道连通，所述第二通道的入口用于外接供热介质，以用于吸收所述粗合成气的热量而转换为蒸汽。

12、在其中一实施方式中，所述余热回收工段的下游设置有蒸汽能量利用工段，所述蒸汽能量利用工段与所述第二通道的出口连接，用于接收蒸汽并转换为电能。

13、在其中一实施方式中，所述制氢设备包括：

14、制氢工段，其用于制备氢气；

15、储氢工段，其设置于所述制氢工段的下游，用于压缩氢气并储存氢气；

16、氢气膨胀能量利用工段，其设置于所述储氢工段的下游，以用于将氢气膨胀时的能量转化为电能。

17、在其中一实施方式中，所述储碳工段包括设置于所述捕碳工段下游的液化器、设置于所述液化器下游的储存容器以及设置于所述储存容器下游的气化器，所述液化器用于接收所述捕碳工段的二氧化碳并液化处理而得到液态二氧化碳，所述储存容器用于储存液态二氧化碳，所述气化器用于气化二氧化碳而得到二氧化碳气体。

18、在其中一实施方式中，所述液化器的下游设置有蓄热储罐，所述蓄热储罐的出口与所述气化器连通。

19、在其中一实施方式中，所述气化器的下游设置有蓄冷储罐，所述蓄冷储罐的出口与所述液化器连通。

20、在其中一实施方式中，所述合成设备的下游还设有氢回收工段，所述氢回收工段用于接收所述合成设备内未反应的氢气，并将氢气输送至所述合成设备的上游。

21、在其中一实施方式中，所述氢回收工段的下游依次设有甲烷提浓工段和甲烷转化利用工段，所述氢回收工段用于向所述甲烷提浓工段提供脱氢后的剩余气体，所述甲烷提浓工段用于提高甲烷的浓度，所述甲烷转化利用工段用于接收提浓后的甲烷并进行转化利用。

22、在其中一实施方式中，所述合成气设备包括设置于所述第一能量利用工段下游的氢碳比调节工段，以接收所述粗合成气并进行水汽变换反应而生成氢气，从而得到第一混合气，所述合成设备具有第一合成模式、第二合成模式和第三合成模式；

23、在所述第一合成模式下，所述合成设备接收所述制氢设备的氢气和所述气化工段的粗合成气作为反应气体；

24、在所述第二合成模式下，所述氢碳比调节工段以及所述储碳工段开启，所述合成设备接收所述制氢设备的氢气、所述气化工段的粗合成气、所述氢碳比调节工段的第一混合气作为反应气体，同时所述储碳工段接收所述捕碳工段的二氧化碳以储存；

25、在所述第三合成模式下，所述氢碳比调节工段关闭，所述合成设备接收所述制氢设备的氢气、所述气化工段的粗合成气以及所述储碳工段气化的二氧化碳作为反应气体。

26、由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：

27、本发明中的甲醇制备系统，通过在制备过程中增加第一能量利用工段，回收利用气化工段所产生的热量，通过二氧化碳膨胀能量利用工段将二氧化碳膨胀时的能量转化为电能，充分利用整个合成甲醇过程中的能量，节约能源，降低成本，绿色环保。

技术特征：

1.一种甲醇制备系统，其特征在于，包括制氢设备、合成气处理设备、二氧化碳处理设备以及合成设备，所述制氢设备用于制备氢气，

2.根据权利要求1所述的甲醇制备系统，其特征在于，所述第一能量利用工段包括设置于所述气化工段下游的余热回收工段，所述余热回收工段同时位于所述捕碳工段和所述合成设备的上游，所述余热回收工段包括能够相互进行热交换的第一通道和第二通道，所述气化工段与所述第一通道连通，所述第二通道的入口用于外接供热介质，以用于吸收所述粗合成气的热量而转换为蒸汽。

3.根据权利要求2所述的甲醇制备系统，其特征在于，所述余热回收工段的下游设置有蒸汽能量利用工段，所述蒸汽能量利用工段与所述第二通道的出口连接，用于接收蒸汽并转换为电能。

4.根据权利要求1所述的甲醇制备系统，其特征在于，所述制氢设备包括：

5.根据权利要求1所述的甲醇制备系统，其特征在于，所述储碳工段包括设置于所述捕碳工段下游的液化器、设置于所述液化器下游的储存容器以及设置于所述储存容器下游的气化器，所述液化器用于接收所述捕碳工段的二氧化碳并液化处理而得到液态二氧化碳，所述储存容器用于储存液态二氧化碳，所述气化器用于气化二氧化碳而得到二氧化碳气体。

6.根据权利要求5所述的甲醇制备系统，其特征在于，所述液化器的下游设置有蓄热储罐，所述蓄热储罐的出口与所述气化器连通。

7.根据权利要求5所述的甲醇制备系统，其特征在于，所述气化器的下游设置有蓄冷储罐，所述蓄冷储罐的出口与所述液化器连通。

8.根据权利要求1所述的甲醇制备系统，其特征在于，所述合成设备的下游还设有氢回收工段，所述氢回收工段用于接收所述合成设备内未反应的氢气，并将氢气输送至所述合成设备的上游。

9.根据权利要求8所述的甲醇制备系统，其特征在于，所述氢回收工段的下游依次设有甲烷提浓工段和甲烷转化利用工段，所述氢回收工段用于向所述甲烷提浓工段提供脱氢后的剩余气体，所述甲烷提浓工段用于提高甲烷的浓度，所述甲烷转化利用工段用于接收提浓后的甲烷并进行转化利用。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的甲醇制备系统，其特征在于，所述合成气设备包括设置于所述第一能量利用工段下游的氢碳比调节工段，以接收所述粗合成气并进行水汽变换反应而生成氢气，从而得到第一混合气，所述合成设备具有第一合成模式、第二合成模式和第三合成模式；

技术总结
本发明提供一种甲醇制备系统，包括制氢设备、合成气处理设备、二氧化碳处理设备以及合成设备。合成气处理设备包括：气化工段，用于供反应而产生粗合成气；第一能量利用工段，设置于气化工段的下游，回收利用气化工段所产生的热量；二氧化碳处理设备包括：捕碳工段，设置于第一能量利用工段的下游，用于接收粗合成气并捕获二氧化碳而分别得到二氧化碳和第二混合气；储碳工段，其设置于捕碳工段的下游，用于接受并储存捕碳工段的二氧化碳；二氧化碳膨胀能量利用工段，设置于储碳工段的下游，以将二氧化碳膨胀时的能量转化为电能；合成设备用于合成甲醇，其同时设置于制氢设备、气化工段、捕碳工段以及储碳工段的下游，用于接收气体作为反应气体。

技术研发人员：李东,任健,王碧辉,陈伟杰
受保护的技术使用者：中集安瑞科投资控股（深圳）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22