[发明专利]一种集成化学链和二氧化碳利用技术的煤制甲醇系统及方法

权利要求书

1.一种集成化学链和二氧化碳利用技术的煤制甲醇系统，其特征在于：包括预处理单元、煤气化单元、空分单元、燃料反应器单元、蒸气反应器单元、空气反应器单元以及甲醇合成单元；

所述预处理单元设有原煤入口、水入口及水煤浆出口；所述煤气化单元设有水煤浆入口、氧气入口及气化合成气出口；所述空分单元设空气入口及氧气出口；所述燃料反应器单元设有焦炉气入口、气化合成气入口、三氧化二铁入口、FeO/Fe出口以及二氧化碳出口；所述蒸气反应器单元设有FeO/Fe入口、氢气出口以及四氧化三铁出口；所述空气反应器单元设有空气入口、四氧化三铁入口以及三氧化二铁出口；所述甲醇合成单元设有氢气入口、二氧化碳入口以及甲醇出口；

所述预处理单元的水煤浆出口通过管道与所述煤气化单元的水煤浆入口连接；所述空分单元的氧气出口通过管道与所述煤气化单元的氧气入口连接；所述煤气化单元的气化合成气出口通过管道与所述燃料反应器单元的气化合成气入口连接；所述燃料反应器单元的FeO/Fe出口通过管道与所述蒸气反应器单元的FeO/Fe入口连接；所述燃料反应器单元的二氧化碳出口通过管道与所述甲醇合成单元的二氧化碳入口连接；所述蒸气反应器单元的四氧化三铁出口通过管道与所述空气反应器单元的四氧化三铁入口连接；所述蒸气反应器单元的氢气出口通过管道与所述甲醇合成单元的氢气入口连接；所述空气反应器单元的三氧化二铁出口通过管道与所述燃料反应器单元的三氧化二铁入口连接。

2.一种利用权利要求1所述的煤制甲醇系统生产甲醇的方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：原料煤和水首先在预处理单元经预处理获得水煤浆；

步骤2：水煤浆送入煤气化单元和空分单元生成的氧气发生气化反应生成富含CO、H₂和CO₂的气化合成气；

步骤3：气化合成气送入燃料反应器单元，和焦炉气以及空气反应器单元生成的三氧化二铁发生反应生成CO₂和FeO/Fe，CO₂送入甲醇合成单元，FeO/Fe送入蒸气反应器单元；

步骤4：由燃料反应器单元反应生成的FeO/Fe在蒸气反应器单元发生反应生成四氧化三铁和氢气，氢气送至甲醇合成单元，四氧化三铁送至空气反应器单元；

步骤5：由蒸气反应器单元生成的四氧化三铁和空气在空气反应器单元中发生反应生成三氧化二铁，三氧化二铁送至燃料反应器单元；

步骤6：由燃料反应器单元反应生成的CO₂和由蒸气反应器单元生成的氢气在甲醇合成单元中进行反应合成甲醇。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：

步骤1中，原料煤和水的进料质量比为1：0.5～1.0。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：

步骤2中，氧气和原料煤的质量比为0.8～1.05：1，气化反应的温度为1200～1500℃，压力为2.0～6.5MPa。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：

步骤3中，原料煤和焦炉气进料的质量比为120～200：1；燃料反应器单元的反应温度为700～900℃，压力为2.0～3.0MPa。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：

步骤4中，蒸汽和铁的质量比为2.0～3.0：1；蒸汽压力2.5～5.0MPa；蒸气反应器单元的反应温度为600～750℃，压力为2.0～3.0MPa。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：

步骤5中，空气反应器单元的反应温度为900～1300℃，压力为0.1～1.0MPa。

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：

步骤6中，甲醇合成单元中的反应温度为200～300℃，压力为5.0～9.0MPa。