[发明专利]一种基于零能耗碳捕集甲醇重整制氨的方法及系统

权利要求书

1.一种基于零能耗碳捕集甲醇重整制氨的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将甲醇和水按一定比例依次进行混合、重整、冷凝和变压吸附得到纯净氢气；

S2、将加压后的纯氮气与加压后的纯氢气混合进行合成氨反应，合成产物经精馏得到纯氨气；

S3、S1中变压吸附分离得到除纯氢气外还有阀气，阀气主要成分为二氧化碳和少量氢气，将阀气与纯氧气混合燃烧产生高温烟气，高温烟气为S1中的重整反应提供热量之后，经过冷凝得到高纯度的二氧化碳并实施碳捕集。

2.根据权利要求1所述的一种基于零能耗碳捕集甲醇重整制氨的方法，其特征在于：S1中利用重整得到的第一合成气的余热对甲醇和水的混合物进行预热。

3.根据权利要求1所述的一种基于零能耗碳捕集甲醇重整制氨的方法，其特征在于：S2中合成氨反应得到的第二合成气为S1中的重整反应提供热量。

4.根据权利要求1所述的一种基于零能耗碳捕集甲醇重整制氨的方法，其特征在于：S3中阀气燃烧的高温烟气为S1中重整反应提供热量后，余热为进入甲醇重整反应器前甲醇和水的混合物提供热量。

5.一种实现权利要求1所述的基于零能耗碳捕集甲醇重整制氨方法的系统，其特征在于：包括第一混合器、第二换热器、甲醇重整反应器、第一冷凝器、变压吸附器、第一气体压缩机、第二气体压缩机、合成氨反应器、精馏塔、燃烧室和第二冷凝器，所述第一混合器设有甲醇入口和进水口，分别连接甲醇输送管道和给水管道，第一混合器出口连接第二换热器冷侧入口，对甲醇和水的混合物进行加热，第二换热器冷侧出口连接甲醇重整反应器入口，使甲醇和水在甲醇重整反应器中发生重整反应生成第一合成气，甲醇重整反应器出口连接第一冷凝器入口，第一冷凝器出口连接变压吸附器入口，第一合成气经变压吸附得到纯净的氢气，变压吸附器出口连接第一气体压缩机入口；第二气体压缩机入口连接氮气源，合成氨反应器分别连接第一气体压缩机出口和第二气体压缩机出口，在合成氨反应器中发生合成氨反应得到第二合成气，合成氨反应器出口连接精馏塔入口，第二合成气经精馏得到纯净氨气；

燃烧室分别连接变压吸附器的阀气出口和氧气源，燃烧室的烟气出口连接甲醇重整反应器，燃烧产生的高温烟气为重整反应提供热源，换热后的烟气经第二冷凝器冷凝后得到高纯的二氧化碳，并对二氧化碳实施碳捕集。

6.根据权利要求5所述的一种基于零能耗碳捕集甲醇重整制氨的系统，其特征在于：还包括第一换热器，第一混合器通过混合流体管道与第二换热器连接，混合流体管道连接第一换热器冷侧，使第一换热器对甲醇和水的混合物进行预热；甲醇重整反应器通过第一合成气管道与第一冷凝器连接，第一合成气管道连接第一换热器热侧，作为第一换热器的热源。

7.根据权利要求5所述的一种基于零能耗碳捕集甲醇重整制氨的系统，其特征在于：还包括第二混合器和第三混合器，第二混合器设有氢气入口和氮气入口，分别连接第一气体压缩机出口和第二气体压缩机出口，第二混合器出口连接合成氨反应器的混合气体入口；第三混合器设有阀气入口和氧气入口，分别连接变压吸附器的阀气出口和氧气源，第三混合器出口连接燃烧室入口。

8.根据权利要求5所述的一种基于零能耗碳捕集甲醇重整制氨的系统，其特征在于：所述合成氨反应器通过第三合成气管道与精馏塔连接，第三合成气管道连接甲醇重整反应器，为重整反应提供热源。

9.根据权利要求5所述的一种基于零能耗碳捕集甲醇重整制氨的系统，其特征在于：所述燃烧室的烟气出口通过烟气管道的前段与甲醇重整反应器的烟气入口相连接，甲醇重整反应器的烟气出口通过烟气管道的后段与第二冷凝器入口相连接，其中烟气管道的后段连接第二换热器的热侧。

10.根据权利要求5所述的一种基于零能耗碳捕集甲醇重整制氨的系统，其特征在于：所述氮气源和氧气源均来自同一空气分离装置。