[发明专利]一种煤制天然气联产甲醇的系统及方法

说明书

本发明属于煤化工技术领域，具体涉及一种煤制天然气联产甲醇的系统及方法。该系统包括空分单元、煤气化单元、酸性气体脱除单元、深冷分离单元、甲烷化单元、甲醇合成单元和甲醇精馏单元。该方法将酸性气体脱除单元排放的二氧化碳用于甲醇合成的原料气，既可以保证甲醇合成单元最佳的氢碳比，提高甲醇的产量，也可以降低CO₂的排放；将甲醇合成单元的富氢驰放气补充至甲烷化单元，既可以保证甲烷化单元最佳的氢碳比，提高SNG的产量，还可以减少驰放气的排放。该方法通过联产天然气和甲醇，提高了碳元素和氢元素的利用率，其中碳元素的利用率可以达到50％以上，氢元素的利用率可以达到65％以上。其中天然气量和甲醇产量可以根据市场价格变化调整。

技术领域

本发明属于煤化工技术领域，具体涉及一种煤制天然气联产甲醇的系统及方法，通过该发明可以实现生产不同规模的天然气和甲醇，并且可以回收利用酸性气体脱除单元脱除的部分CO₂气以及回收利用甲醇合成单元的驰放气。

背景技术

天然气(SNG)作为一种清洁、安全、便利的优质能源，在世界能源领域中一直扮演着重要的角色，被广泛应用于化工、发电等工业以及商业和民用等领域，同时高于95％的高热值天然气还可以作为一种能量存储载体。随着我国经济持续快速的发展和大气污染治理压力的持续增大，天然气资源与市场供需缺口量不断增大。目前煤化工领域，煤制天然气企业中，由于产品单一、煤炭价格波动以及天然气需求受到季节性影响波动很大等因素，导致煤制气企业的经济能力较差。同时煤制气工艺还存在CO₂排放量大，碳氢资源利用度不高、能量消耗高等缺点。

甲醇(MeOH)是一种非常重要、需求量很大的有机化工原料，其在碳一化工领域中的作用尤为重要。甲醇还是一种清洁的燃料，可以直接掺入汽油、柴油作为燃料，还可以和汽油按照多种比例进行混合用于甲醇汽车的燃料。

目前在生产工艺上，一般仅能生产甲醇和天然气中的一种产品，其原料利用率不高，产品结构单一。在我国，80％以上的甲醇都来源于煤炭转化，这取决于我国富煤、少气、缺油的资源现状，而天然气储量不丰富且勘探开发难度较大，为满足天然气市场需要，国内主要采用进口策略。国内已探明的煤炭储量高达 2000多亿吨，发展煤炭联产甲醇和天然气产业，最大限度利用煤气化中的各种成分，不仅可以满足甲醇市场需要，也可以减少天然气的进口。

目前，煤制天然气过程的工艺流程图见图1，主要由五部分组成：空分单元、煤气化单元、变换单元、酸性气体脱除单元和甲烷化单元。煤制甲醇的工艺流程图见图2，主要包括：空分单元、煤气化单元、变换单元、酸性气体脱除单元、甲醇合成单元和甲醇精馏单元。可以看出，煤制天然气流程和煤制甲醇流程的在空分、气化、变换及酸性气体脱除单元等工艺上重叠，合成工艺的相似度较高，因此煤制天然气工艺联产甲醇是工艺调整最少、工艺匹配性最高的联产方式。

现有的煤制天然气产业碳排放高的一个原因是变换单元的存在。在变换单元中CO和H₂O会变换为CO₂和H₂。冗余的碳将会在酸性气体脱除单元中以CO₂的形式排出系统外，这一方面会对造成温室效应，另一方面也会造成碳元素的损失。

发明内容

针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种煤制天然气联产甲醇的系统。本发明系统有助于提高企业适应市场的能力和经济性，同时可以降低二氧化碳及驰放气的排放，提高资源利用效率，降低能耗。

本发明的另一目的在于提供一种采用上述系统制天然气联产甲醇的方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种煤制天然气联产甲醇的系统，包括空分单元、煤气化单元、酸性气体脱除单元、深冷分离单元、甲烷化单元、甲醇合成单元和甲醇精馏单元；

所述的空分单元设置空气入口、氮气出口和氧气出口，氧气出口连接至煤气化单元的氧气入口；