低质煤与新能源制氢联合制甲醇系统的制作方法

：本技术涉及一种甲醇制备系统，尤其涉及一种低质煤与新能源制氢联合制甲醇系统。

背景技术

0、背景技术：

1、低质煤，是指灰分含量很高的各种煤炭产品。由于低质煤的煤化程度太低，含水量大，氧含量高，热值低，易风化(低温氧化变质)，易自燃，降低燃烧效率等特性决定其应用受到很大限制。目前，低质煤通常用于锅炉燃烧，不仅经济性差，直接燃烧时会有大量的黑灰飘在空中，而且造成燃烧辅助系统和对流受热面的严重磨损以及维修费用的增加，因为低劣煤灰分比较大，经济性差，灰分量大，对受热面的冲刷、磨损严重。

2、甲醇作为一种重要的化工产品，其使用量仅次于苯、乙烯和丙烯等，其下游产品丰富，主要有甲醛、甲基叔丁基醚、甲基丙烯酸甲酯、醋酸，还可以直接作为燃料。随着社会的发展甲醇很有可能会成为重要的替代能源。目前生产甲醇的主要原料是煤和天然气，在生产过程中会消耗大量的化石能源，不可避免的会对环境造成污染。由于煤制合成气具有“碳多氢少”的特点(气体组成体积百分比为co：45-62％，h2：18-29％，co2:8-21％，ch4:7-16％，h2s:0.15-0.65％)，利用煤制合成气生产甲醇，往往需要补氢或水汽变化操作。

3、氢储能作为智能电网和可再生能源发电规模化发展的重要支撑，其制备方式包括煤制氢、天然气制氢、电解水制氢以及页岩气制氢，其中，电解水制氢技术工艺过程简单，且制得的氢气纯度最高，是一种完全清洁的制氢方式，但在电解水制氢的过程中需要由配电网提供电力来源。

技术实现思路

0、技术实现要素：

1、本实用新型的目的在于提供一种低质煤与新能源制氢联合制甲醇系统，采用风力发电、光伏发电为电解水制氢提供“绿色”电力，为甲醇生产提供氢源；利用低质煤生产合成气，为甲醇生产提供碳源；氢气与合成气组成混合气后，在催化剂作用下合成甲醇。本实用新型通过低质煤气化进而与“绿氢”合成甲醇，解决煤制合成气生产甲醇面临的“碳多氢少”问题，扩展低质煤的应用场景与利用价值；通过制氢的电力消耗，为新能源提供消纳场景；通过电解制氢用电负荷的可调节性、可中断性，为电网增加需求侧调节手段。

2、本实用新型由如下技术方案实施：

3、低质煤与新能源制氢联合制甲醇系统，包括新能源发电单元、电解制氢单元、合成气生产单元、甲醇合成单元以及配电网；

4、所述电解制氢单元的氢气储罐的出气口与所述甲醇合成单元的混合器的氢气进气口连通；

5、所述电解制氢单元的氧气储罐的出气口与所述合成气生产单元的低质煤气化装置的氧气入口连通；

6、所述合成气生产单元的合成气脱硫净化装置的合成气出口与所述甲醇合成单元的混合器的合成气进气口连通；

7、所述新能源发电单元的风力发电变压器的电力输出端和所述新能源发电单元的光伏发电变压器的电力输出端均与所述配电网的电力输入端连接；

8、所述配电网的电力输出端与所述电解制氢单元的电解制氢变压器的电力输入端连接。

9、进一步的，所述新能源发电单元包括风力发电机组和光伏发电机组；

10、所述风力发电机组包括风力发电机和风力发电变压器，所述风力发电机的电力输出端与所述风力发电变压器的电力输入端连接；

11、所述光伏发电机组包括依次连接的光伏组件、逆变器和光伏发电变压器。

12、进一步的，所述电解制氢单元包括电解制氢变压器、整流逆变器、碱液储存罐、电解槽、气液分离器1号、氢气储罐、气液分离器2号、氧气储罐；

13、所述电解制氢变压器的电力输出端与所述整流逆变器的电力输入端连接，所述整流逆变器的电力输出端与所述电解槽的电力输入端连接；

14、所述碱液储存罐的出液口与所述电解槽的电解液进口连通，所述电解槽的电解液出口与所述碱液储存罐的进液口连通；

15、所述电解槽的阴极产物出口与所述气液分离器1号的进气口连通，所述气液分离器1号的出气口与所述氢气储罐的进气口连通；

16、所述电解槽的阳极产物出口与所述气液分离器2号的进气口连通，所述气液分离器2号的出气口与所述氧气储罐的进气口连通。

17、进一步的，所述合成气生产单元包括低质煤煤浆储罐、低质煤气化装置及合成气脱硫净化装置；

18、所述低质煤煤浆储罐的出料口与所述低质煤气化装置的煤浆入料口连通；

19、所述低质煤气化装置的合成气出口与所述合成气脱硫净化装置的合成气入口连通。

20、进一步的，所述低质煤气化装置为固定床气化炉或流化床气化炉。

21、进一步的，所述甲醇合成单元包括混合器、预热器、甲醇反应器、粗甲醇冷凝器、分离器、循环压缩机、粗甲醇储罐、蒸汽包；

22、所述混合器的出气口与所述预热器的冷介质进口连通，所述预热器的冷介质出口与所述甲醇反应器的进气口连通；所述甲醇反应器的粗甲醇出口与所述预热器的热介质进口连通；所述预热器的热介质出口与所述粗甲醇冷凝器的进口连通，所述粗甲醇冷凝器的出口与所述分离器的进口连通，所述分离器的出气口与所述循环压缩机的进气口连通，所述循环压缩机的出气口与所述混合器的进气口连通；所述分离器的出液口与所述粗甲醇储罐的进液口连通；

23、所述甲醇反应器的蒸汽出口与所述蒸汽包的蒸汽进口连通，所述蒸汽包的出液口与所述甲醇反应器进液口连通。

24、本实用新型的优点：

25、本实用新型采用风力发电、光伏发电为电解水制氢提供“绿色”电力，为甲醇生产提供氢源；利用低质煤生产合成气，为甲醇生产提供碳源；氢气与合成气组成混合气后，在催化剂作用下合成甲醇。本实用新型通过低质煤气化进而与“绿氢”合成甲醇，解决了煤制合成气生产甲醇面临的“碳多氢少”问题，扩展了低质煤的应用场景与利用价值；通过制氢的电力消耗，为新能源提供了消纳场景；通过电解制氢用电负荷的可调节性、可中断性，为电网增加了需求侧调节手段。

技术特征：

1.低质煤与新能源制氢联合制甲醇系统，其特征在于，包括新能源发电单元、电解制氢单元、合成气生产单元、甲醇合成单元以及配电网；

2.根据权利要求1所述的低质煤与新能源制氢联合制甲醇系统，其特征在于，所述新能源发电单元包括风力发电机组和光伏发电机组；

3.根据权利要求1所述的低质煤与新能源制氢联合制甲醇系统，其特征在于，所述电解制氢单元包括电解制氢变压器、整流逆变器、碱液储存罐、电解槽、气液分离器1号、氢气储罐、气液分离器2号、氧气储罐；

4.根据权利要求1所述的低质煤与新能源制氢联合制甲醇系统，其特征在于，所述合成气生产单元包括低质煤煤浆储罐、低质煤气化装置及合成气脱硫净化装置；

5.根据权利要求4所述的低质煤与新能源制氢联合制甲醇系统，其特征在于，所述低质煤气化装置为固定床气化炉或流化床气化炉。

6.根据权利要求1所述的低质煤与新能源制氢联合制甲醇系统，其特征在于，所述甲醇合成单元包括混合器、预热器、甲醇反应器、粗甲醇冷凝器、分离器、循环压缩机、粗甲醇储罐、蒸汽包；

技术总结本技术公开一种低质煤与新能源制氢联合制甲醇系统，包括新能源发电单元、电解制氢单元、合成气生产单元、甲醇合成单元以及配电网。本技术采用风力发电、光伏发电为电解水制氢提供“绿色”电力，为甲醇生产提供氢源；利用低质煤生产合成气，为甲醇生产提供碳源；氢气与合成气组成混合气后，在催化剂作用下合成甲醇。本技术通过低质煤气化进而与“绿氢”合成甲醇，解决煤制合成气生产甲醇面临的“碳多氢少”问题，扩展低质煤的应用场景与利用价值；通过制氢的电力消耗，为新能源提供消纳场景；通过电解制氢用电负荷的可调节性、可中断性，为电网增加需求侧调节手段。技术研发人员：李兵静,司有华,于海鹏,姜艳波,刘歆,张博,高俊锋,丁英华,璐娜,魏巍,乔宇德,赛娜,郭靖,程涵,王宁,张晓宇,杜婧怡受保护的技术使用者：内蒙古恒瑞新能源有限责任公司技术研发日：20231128技术公布日：2024/7/23