一种利用改进型煤制甲醇工艺生产可持续燃料甲醇的系统

本发明涉及甲醇合成工艺，更具体地，涉及一种利用改进型煤制甲醇工艺生产可持续燃料甲醇的系统。

背景技术：

1、甲醇是一种重要的有机化工原料，同时还是性能优良的能源和燃料，其市场需求量正在逐年增加。目前，全球约三分之一的甲醇来源于煤制甲醇工艺，该工艺以非可再生资源煤炭为原料，而且工艺过程导致大量的co2排放，每生产一吨甲醇co2排放量为3.4吨～5.4吨，严重污染环境且合成的甲醇为灰色甲醇。因此，从源头上选择可持续碳源结合工艺优化改进，减少co2排放，是制备可持续燃料甲醇的可行之路。

2、生物质能源是一种理想的可再生能源，同时我国生物质资源相当丰富，例如2020年我国秸秆理论资源量达到8.29亿吨，畜禽粪便达到18.68亿吨。因此，将废弃生物质资源转化为甲醇，替代煤炭，对于甲醇绿色合成、减少温室气体排放，甚至保障我国未来能源安全都具有极其重要的意义。

3、但是我国生物质利用效率不高，在一定程度上限制了可再生甲醇的连续生产。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种利用改进型煤制甲醇工艺生产可持续燃料甲醇的系统，将传统的煤焦化所产生的焦炭调整为生物炭，所用水源调整为木醋液、淡水，海水及其他工业废水，实现了水源和生物质的高度资源化的同时，并通过将空分单元、生物炭气化单元、水煤气变换单元、酸性气体脱除单元、甲烷干重整单元和合成气制甲醇单元进行结合，能够有效的将木醋液和生物炭高效、稳定地和经济地转化为可持续燃料甲醇。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

3、一种利用改进型煤制甲醇工艺生产可持续燃料甲醇的系统，所述系统包括依次连接的空分单元、生物炭气化单元、水煤气变换单元、酸性气体脱除单元、甲烷干重整单元和合成气制甲醇单元；所述空分单元设置有空气入口和氧气出口，所述氧气出口与所述生物炭气化单元连接；将生物炭和水送入所述生物炭气化单元中和所述空分单元生成的氧气混合进行气化反应，得到粗合成气；所述粗合成气包括co、co2、h2和ch4中的一种或两种以上；所述水的来源包括木醋液、海水、淡水和工业废水中的一种或两种以上；将所述粗合成气通入所述水煤气变换单元中进行水煤气变换反应以调整氢碳比，得到变换后的粗合成气；将所述变换后的粗合成气通入所述酸性气体分离单元中以脱除硫化物，得到净化合成气；将所述净化合成气通入所述甲烷干重整单元中以调整氢碳比，将调整后的合成气通入所述合成气制甲醇单元进行甲醇合成，得到可持续燃料甲醇；所述可持续燃料甲醇中碳原子来自生物炭，氢原子来自木醋液、淡水、海水或工业废水。

4、可选的，所述净化合成气通入所述甲烷干重整单元中以调整氢碳比为2.05～3.10。

5、可选的，所述系统还包括硫回收单元，所述酸性气体分离单元的硫化物出口与所述硫回收单元连接；所述生物炭气化单元产生的硫化物进入硫回收单元得到硫产品。

6、可选的，所述生物炭气化单元的气化压力为0.1mpa～5mpa，气化温度350℃～800℃。

7、可选的，所述甲烷干重整单元的操作压力为2mpa～3mpa，温度为600℃～700℃。

8、可选的，所述合成气制甲醇单元的操作压力为2.5mpa～5mpa，温度为200℃～300℃，保持空速为3000ml/(g cat·h)～10000ml/(g cat·h)，甲醇选择性＞80％。

9、可选的，所述生物炭的来源包括稻壳、木屑、水稻秸秆、玉米秸秆中的一种或两种以上等农林废弃物。

10、可选的，所述生物炭中c元素含量为55％～92％，h元素含量为1％～3％，s元素含量为0.01wt％～0.12wt％。

11、可选的，所述系统采用的能源均为绿色能源。

12、实施本发明实施例，将具有如下有益效果：

13、本发明对传统的煤制取甲醇工艺进行改进，提供了一种利用改进型煤制甲醇工艺生产可持续燃料甲醇的系统，将传统的煤焦化所产生的焦炭调整为生物炭，所用水源调整为木醋液、淡水，海水及其他工业废水，实现了水源的高度资源化的同时，并通过将空分单元、生物炭气化单元、水煤气变换单元、酸性气体脱除单元、甲烷干重整单元和合成气制甲醇单元进行结合，能够有效的将木醋液和生物炭高效、稳定地和经济地转化为可持续燃料甲醇。其中，该系统所用的生物炭和木醋液均来自生物质热解，为生物质热解产物找到了更高价值的实用性应用手段，实现生物质全面高效利用，以满足绿色能源的发展需求。所得到的可持续燃料甲醇中碳原子和氢原子均属于绿碳和绿氢，所制得的可持续燃料甲醇全生命周期温室气体碳排放强度明显降低，相较于煤制甲醇该工艺路线具有显著的低碳减排效应，可缓解能源危机，减少大气污染，保护环境。在此基础上，相比于传统煤制甲醇的工艺路线，由于生物炭相较于煤焦化所产生的焦炭成分较为简单，其中焦炭中s元素含量是生物炭s含量的10倍～20倍，因此以生物炭为原料所产生的合成气中s元素含量大大降低，使得酸性气体分离单元能耗较低，脱除试剂损耗较少，大大节约工艺成本。

技术特征：

1.一种利用改进型煤制甲醇工艺生产可持续燃料甲醇的系统，其特征在于，所述系统包括依次连接的空分单元、生物炭气化单元、水煤气变换单元、酸性气体脱除单元、甲烷干重整单元和合成气制甲醇单元；

2.根据权利要求1所述的利用改进型煤制甲醇工艺生产可持续燃料甲醇的系统，其特征在于，所述净化合成气通入所述甲烷干重整单元中以调整氢碳比为2.05～3.10。

3.根据权利要求1所述的利用改进型煤制甲醇工艺生产可持续燃料甲醇的系统，其特征在于，所述系统还包括硫回收单元，所述酸性气体分离单元的硫化物出口与所述硫回收单元连接；所述生物炭气化单元产生的硫化物进入硫回收单元得到硫产品。

4.根据权利要求1所述的利用改进型煤制甲醇工艺生产可持续燃料甲醇的系统，其特征在于，所述酸性气体脱除单元中所采用的脱除剂为甲醇。

5.根据权利要求1所述的利用改进型煤制甲醇工艺生产可持续燃料甲醇的系统，其特征在于，所述生物炭气化单元的气化压力为0.1mpa～5mpa，气化温度350℃～800℃。

6.根据权利要求1所述的利用改进型煤制甲醇工艺生产可持续燃料甲醇的系统，其特征在于，所述甲烷干重整单元的操作压力为2mpa～3mpa，温度为600℃～700℃。

7.根据权利要求1所述的利用改进型煤制甲醇工艺生产可持续燃料甲醇的系统，其特征在于，所述合成气制甲醇单元的操作压力为2.5mpa～5mpa，温度为200℃～300℃，保持空速为3000ml/(g cat·h)～10000ml/(g cat·h)，甲醇选择性＞80％。

8.根据权利要求1所述的利用改进型煤制甲醇工艺生产可持续燃料甲醇的系统，其特征在于，所述生物炭的来源包括稻壳、木屑、水稻秸秆、玉米秸秆中的一种或两种以上等农林废弃物。

9.根据权利要求1所述的利用改进型煤制甲醇工艺生产可持续燃料甲醇的系统，其特征在于，所述生物炭中c元素含量为55％～92％，h元素含量为1％～3％，s元素含量为0.01wt％～0.12wt％。

10.根据权利要求1所述的利用改进型煤制甲醇工艺生产可持续燃料甲醇的系统，其特征在于，所述系统采用的能源均为绿色能源。

技术总结本发明公开了一种利用改进型煤制甲醇工艺生产可持续燃料甲醇的系统，包括依次连接的空分单元、生物炭气化单元、水煤气变换单元、酸性气体脱除单元、甲烷干重整单元和合成气制甲醇单元；将生物炭和水送入生物炭气化单元中和空分单元生成的氧气进行气化反应，得到粗合成气；水的来源包括木醋液、海水、淡水和工业废水中的一种或两种以上；将粗合成气通入水煤气变换单元后，通入酸性气体分离单元得到净化合成气；将净化合成气通入甲烷干重整单元中以调整氢碳比后，通入合成气制甲醇单元得到可持续燃料甲醇。本发明对传统的煤制取甲醇工艺进行改进，所得到的可持续燃料甲醇中碳原子和氢原子均属于绿碳和绿氢，具有显著的低碳减排效应。技术研发人员：李清波,刘炎鑫,李爽,郑树远,王晓峰受保护的技术使用者：大连海事大学技术研发日：技术公布日：2024/6/18