[实用新型]一种无变换系统的合成气制甲醇装置

说明书

本实用新型公开了一种无变换系统的合成气制甲醇装置，该装置采用电解水制氢和氧与煤制气互补耦合生产甲醇。该装置将电解水产生的氧气直接送入气化单元，将电解水制的氢气并入净化后的合成气内，取缔原合成气变换单元及变压吸附装置的情形，不仅甲醇的生产效率高，而且实现资源的综合利用。

技术领域

本实用新型涉及甲醇制备技术领域，且特别涉及一种无变换系统的合成气制甲醇装置。

背景技术

近年来我国煤制甲醇行业发展迅速。目前，我国现有以煤气化为核心的煤制甲醇生产厂家有约230余家，年总产能超过2200万吨。已投产的大型煤制甲醇项目，如神华包头年产180万吨煤基甲醇项目、大唐国际年产167万吨煤基甲醇项目以及神华宁煤年产120万吨煤基甲醇项目。

目前煤制甲醇装置的一般都采用气化→一氧化碳变换→低温甲醇洗脱除酸性气体→甲醇合成的工艺流程。来自气化装置的粗合成气在一氧化碳变换单元将CO和H₂O反应生成H₂和CO₂，并通过控制 CO变换反应的深度，进而控制合成气中的H₂/CO摩尔比；然后在变换单元对H₂/CO的摩尔比做进一步调整，以使粗合成气经低温甲醇洗装置脱硫、部分脱碳得到具有理想H₂/CO的摩尔比的甲醇合成气。

其流程示意如下：

采用该工艺流程时，在CO变换单元，由于变换炉催化剂的床层温度、反应的活性、CO变换反应的程度等较难控制等原因，无法保证合成气中H₂/CO的摩尔比满足甲醇合成的要求。并且，现有工艺中，在低温甲醇洗单元，进料气只有一股，即在CO变换单元调节过的含H₂/CO的粗合成气。这样的流程设置导致在大型煤化工装置中，吸收塔尺寸较大，同时一股进料意味着只设置一个吸收系统，无法优化低温甲醇洗吸收部分的甲醇循环系统，冷量消耗高。

但是从煤炭的元素组成来看，煤的氢/碳原子比为0.2-1.0，而甲醇合成所需合成气适宜氢碳比(简称H/C)约为2.1-2.2，所以煤制甲醇伴随着氢碳比的调整。现有的煤制甲醇过程中，合成气经过水煤气变换反应将其中的一氧化碳转换为氢气，变换过程将一氧化碳反应为相同物质的量的二氧化碳。这些二氧化碳经过酸性气体脱除单元后，直接排放到环境中。这样不仅导致大量有效碳元素的损失，同时对环境造成负面影响。另外，如果引入碳税的话，煤制甲醇工艺的成本优势将不复存在。

寻找一种方案以最小的代价减少或避免煤气化合成气的组分调整，可以有效地实现生产过程的节能减排。多种原料的联供系统是解决这类问题的较有效的途径。联供系统的优势在于可将煤炭等富碳资源和天然气、焦炉气等富氢资源通过过程集成的方式，进行物料、能量和生产过程的合理匹配，根据实际需要调节合成气的氢碳比。

传统煤制甲醇过程中，需要氧气与煤进行气化，产生的合成气中氢气和一氧化碳摩尔比值约为0.4左右，需要一氧化碳与水蒸汽进行变换反应，变换后每吨甲醇需排放1.6吨二氧化碳，企业碳排放量增加，环境压力加大，资源浪费严重。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种无变换系统的合成气制甲醇装置，该装置克服现有煤制甲醇之不足，提供一种更高效率、更节能、更安全环保的煤制甲醇生产装置。

本实用新型解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本实用新型提出了一种无变换系统的合成气制备甲醇装置，包括：电解水单元，煤气化单元，净化单元，压缩单元和甲醇合成单元，电解水单元的氧气出口与煤气化单元的氧气入口相连接，煤气化单元的合成气出口与净化单元的合成气入口相连接，净化单元的净化气出口与压缩单元的净化气入口相连接，电解水单元的氢气出口与压缩单元的氢气入口相连接，压缩单元的压缩气出口与甲醇合成单元的压缩气入口相连接。

本实用新型的有益效果是：