[发明专利]一种用氢气调节碳氢比简化煤制甲醇的系统及其工作方法

说明书

本发明公开的一种用氢气调节碳氢比简化煤制甲醇的系统及其工作方法，属于煤化工技术领域。主要包括备煤单元、煤气化单元、碳氢比调节单元、合成气冷却单元、低温甲醇洗单元、合成气制甲醇或甲烷单元、水处理单元、发电单元、电解制氢单元、氢气收集单元、氧气收集单元、空气分离单元和硫回收单元。将可再生能源电解制氢得到的氢气用于调节煤气化单元合成气的碳氢比，直接用于合成气制甲醇或甲烷，无需变换单元，减少系统的负荷，降低运行成本；采用煤气化和合成气冷却单元的低温余热进行发电，为电解制氢提供电能，无需额外电力输入，减少能耗和生产成本；电解制氢过程产生的纯氧则用于煤气化单元，减少系统空分单元的负荷，降低生产运行成本。

技术领域

本发明属于煤化工技术领域，具体涉及一种用氢气调节碳氢比简化煤制甲醇的系统及其工作方法。

背景技术

随着煤化工的高速发展，甲醇生产中CO₂排放量也越来越大。煤制甲醇过程中，单位产品CO₂排放量为3.4～5.4吨CO₂/吨甲醇。同等生产规模下，煤基甲醇生产比较天然气制甲醇，碳排放近高达8倍。煤制甲醇生产过程所产生的碳排放占53.38％，热电锅炉燃料燃烧所产生的碳排放占36.25％，净购入的电力消费引起的碳排放占10.36％。可以看出，直接碳排放是主要的CO₂排放源，CO₂减排利用空间很大。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种用氢气调节碳氢比简化煤制甲醇的系统及其工作方法，减少了设备投资，且甲醇产量高、CO₂排放低，过程中的能源有效利用，节约了能源。

本发明通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种用氢气调节碳氢比简化煤制甲醇的系统，包括备煤单元、煤气化单元、碳氢比调节单元、合成气冷却单元、低温甲醇洗单元、合成气制甲醇或甲烷单元、水处理单元、发电单元、电解制氢单元、氢气收集单元、氧气收集单元、空气分离单元和硫回收单元；

备煤单元的出口与煤气化单元的煤原料入口连接，空气分离单元连接有空气进气管，空气分离单元的O₂出口与煤气化单元的O₂入口连接，煤气化单元的煤气出口与碳氢比调节单元的入口连接，碳氢比调节单元的合成气出口与合成气冷却单元的入口连接，合成气冷却单元的出口与低温甲醇洗单元的入口连接，低温甲醇洗单元的合成气出口与合成气制甲醇或甲烷单元的入口连接；低温甲醇洗单元的H₂S出口与硫回收单元连接；煤气化单元的废水出口与水处理单元的入口连接，水处理单元的出口与电解制氢单元和煤气化单元的水入口连接，电解制氢单元的O₂出口与氧气收集单元的入口连接，氧气收集单元的出口与煤气化单元的O₂入口连接，电解制氢单元的H₂出口与氢气收集单元的入口连接，氢气收集单元的出口与碳氢比调节单元的H₂入口连接；煤气化单元和合成气冷却单元通过余热管路与发电单元连接，发电单元通过输电线路与电解制氢单元连接，发电单元连接有可再生能源。

优选地，碳氢比调节单元与合成气冷却单元和氢气收集单元的连接管路上均设有流量检测与控制装置，所有流量检测与控制装置均连接至系统的控制单元。

优选地，水处理单元与电解制氢单元和煤气化单元之间的连接管路上设有流量检测与控制装置，所有流量检测与控制装置均连接至系统的控制单元。

优选地，煤气化单元与氧气收集单元和空气分离单元之间的连接管路上设有流量检测与控制装置，所有流量检测与控制装置连接至系统的控制单元。

优选地，氧气收集单元包括氧气储罐，氧气储罐上设有压力计、温度计和安全阀；氢气收集单元包括氢气储罐，氢气储罐上设有压力计、温度计和安全阀。