[发明专利]一种制备绿色甲醇联产二氧化碳的工艺及系统

说明书

本发明公开了一种制备绿色甲醇联产二氧化碳制备工艺及系统，本发明工艺包括新能源发电、电解水、生物质发电、二氧化碳提纯、生物质气化、甲醇合成和甲醇精馏工序。通过设置了生物质发电与生物质气化耦合，生物质燃烧发电产生的COsubgt;2/subgt;经提纯操作后得到的初级COsubgt;2/subgt;产品一部分送往生物质气化，另一部分经COsubgt;2/subgt;精馏操作后可得到食品级的COsubgt;2/subgt;产品外送，具有极高的碳源利用率和单程转化率。通过设置新能源发电与生物质发电组合供电，可弥补风光新能源发电的波动性和不稳定性，化工装置的用电可靠性比单纯的新能源发电制氢及化学品的流程方案更加稳定，可以克服因天气、气候等影响新能源发电稳定性的问题。

技术领域

本发明涉及新能源发电技术领域，具体涉及一种利用可再生能源制绿氢与生物质气化、生物质发电耦合制备绿色甲醇联产二氧化碳的工艺及系统。

背景技术

目前全球和我国的能源结构中，煤炭、石油等化石燃料在电力产业中占据主导地位，煤炭和天然气的消耗量很大，火力发电成为了有害气体的主要排放源，对能源发展和生态环境造成威胁。此外，化石能源已在可预见的时间周期内面临枯竭风险，在当前能源问题背景下，清洁可再生能源的开发得到越来越多的重视。清洁可再生能源具有充分的能源供应，使用清洁可再生能源供电替代化石燃料发电，可以减少化石燃料的环境污染，缓解能源供需矛盾，有效解决能源枯竭的问题。

氢能是一种优质清洁的大规模储能载体，而甲醇被视为是一种理想的氢气载体。利用可再生绿电制绿色甲醇(以下简称为绿醇)，可省去煤气化和净化等复杂工艺环节并降低固定资产投资，将水直接电解成高纯度氢气和氧气，氢气与从生物质燃烧形成的二氧化碳和一氧化碳气发生加氢反应可一步制成绿色甲醇，加之电解生成的高纯度氧气可供炼钢、煤化工工艺用氧，极大的降低传统的空分制氧能耗；生成绿色甲醇产品可制成零碳远洋海运外，或制成零碳烯烃、零碳芳烃等下游化学品；可再生绿电制绿氢推动化工产业实现零碳化转型升级。

不可忽视的是，再生新能源的大规模开发受到两方面的限制：一方面，可再生能源丰富的边远地区的绿电送出难、大规模特高压输电成本较高，该问题可通过采用合适的储能载体(如甲醇)来解决；另一发面，可再生电力生产的波动性和不平衡性，将导致电网平衡和消纳难度持续增加，尽管通过电化学储能可以提供系统平衡容量，但由此将导致系统成本持续升高。

发明内容

针对上述问题，本发明的提供一种利用可再生能源制绿氢与生物质气化、生物质发电耦合制备绿色甲醇并联产二氧化碳的工艺及系统，通过耦合生物质气化和生物质发电提高了绿醇合成原料气中CO的含量从而进一步提高了碳源转化率；通过可再生能源发电与生物质发电组合以保障整体工艺和系统的用电稳定性和可靠性；同时联产二氧化碳实现碳减排。

具体的，一方面，本发明制备绿色甲醇联产二氧化碳的工艺包括新能源发电、电解水、生物质发电、二氧化碳提纯、生物质气化、甲醇合成和甲醇精馏，其中，

所述新能源发电：采用风能和/或太阳能发电得到绿电，该绿电优先供给电解水工序，剩余的电能输送至电网；

所述电解水：电解水生成绿氢和氧气；

所述生物质发电：生物质在助燃剂作用下燃烧发电得到电能，该部分电能输送至电网；其中，所述电解水工序生成氧气中的一部分与空气混合作为助燃剂输入所述生物质发电工序；燃烧生成的第一烟气经脱硫和脱硝后得到第二烟气，该第二烟气输入所述二氧化碳提纯工序；

所述二氧化碳提纯：包括提纯操作和精制操作，将第二烟气进行提纯操作后得到初级CO2产品，所述初级级CO2产品分为两股，一股与所述电解水工序生成氧气中的另一部分混合作为气化剂输入所述生物质气化工序，另一股经精制操作后得到食品级CO2产品；

所述生物质气化：生物质在气化剂作用下气化生成第一合成气；