一种无变换系统的合成气制甲醇装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种无变换系统的合成气制甲醇装置，该装置采用电解水制氢和氧与煤制气互补耦合生产甲醇。该装置将电解水产生的氧气直接送入气化单元，将电解水制的氢气并入净化后的合成气内，取缔原合成气变换单元及变压吸附装置的情形，不仅甲醇的生产效率高，而且实现资源的综合利用。

A methanol plant from syngas without conversion system

【技术实现步骤摘要】
一种无变换系统的合成气制甲醇装置
本技术涉及甲醇制备
，且特别涉及一种无变换系统的合成气制甲醇装置。
技术介绍
近年来我国煤制甲醇行业发展迅速。目前，我国现有以煤气化为核心的煤制甲醇生产厂家有约230余家，年总产能超过2200万吨。已投产的大型煤制甲醇项目，如神华包头年产180万吨煤基甲醇项目、大唐国际年产167万吨煤基甲醇项目以及神华宁煤年产120万吨煤基甲醇项目。目前煤制甲醇装置的一般都采用气化→一氧化碳变换→低温甲醇洗脱除酸性气体→甲醇合成的工艺流程。来自气化装置的粗合成气在一氧化碳变换单元将CO和H2O反应生成H2和CO2，并通过控制CO变换反应的深度，进而控制合成气中的H2/CO摩尔比；然后在变换单元对H2/CO的摩尔比做进一步调整，以使粗合成气经低温甲醇洗装置脱硫、部分脱碳得到具有理想H2/CO的摩尔比的甲醇合成气。其流程示意如下：采用该工艺流程时，在CO变换单元，由于变换炉催化剂的床层温度、反应的活性、CO变换反应的程度等较难控制等原因，无法保证合成气中H2/CO的摩尔比满足甲醇合成的要求。并且，现有工艺中，在低温甲醇洗单元，进料气只有一股，即在CO变换单元调节过的含H2/CO的粗合成气。这样的流程设置导致在大型煤化工装置中，吸收塔尺寸较大，同时一股进料意味着只设置一个吸收系统，无法优化低温甲醇洗吸收部分的甲醇循环系统，冷量消耗高。但是从煤炭的元素组成来看，煤的氢/碳原子比为0.2-1.0，而甲醇合成所需合成气适宜氢碳比(简称H/C)约为2.1-2.2，所以煤制甲醇伴随着氢碳比的调整。现有的煤制甲醇过程中，合成气经过水煤气变换反应将其中的一氧化碳转换为氢气，变换过程将一氧化碳反应为相同物质的量的二氧化碳。这些二氧化碳经过酸性气体脱除单元后，直接排放到环境中。这样不仅导致大量有效碳元素的损失，同时对环境造成负面影响。另外，如果引入碳税的话，煤制甲醇工艺的成本优势将不复存在。寻找一种方案以最小的代价减少或避免煤气化合成气的组分调整，可以有效地实现生产过程的节能减排。多种原料的联供系统是解决这类问题的较有效的途径。联供系统的优势在于可将煤炭等富碳资源和天然气、焦炉气等富氢资源通过过程集成的方式，进行物料、能量和生产过程的合理匹配，根据实际需要调节合成气的氢碳比。传统煤制甲醇过程中，需要氧气与煤进行气化，产生的合成气中氢气和一氧化碳摩尔比值约为0.4左右，需要一氧化碳与水蒸汽进行变换反应，变换后每吨甲醇需排放1.6吨二氧化碳，企业碳排放量增加，环境压力加大，资源浪费严重。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种无变换系统的合成气制甲醇装置，该装置克服现有煤制甲醇之不足，提供一种更高效率、更节能、更安全环保的煤制甲醇生产装置。本技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本技术提出了一种无变换系统的合成气制备甲醇装置，包括：电解水单元，煤气化单元，净化单元，压缩单元和甲醇合成单元，电解水单元的氧气出口与煤气化单元的氧气入口相连接，煤气化单元的合成气出口与净化单元的合成气入口相连接，净化单元的净化气出口与压缩单元的净化气入口相连接，电解水单元的氢气出口与压缩单元的氢气入口相连接，压缩单元的压缩气出口与甲醇合成单元的压缩气入口相连接。本技术的有益效果是：本技术提供了一种无变换系统的合成气制甲醇装置，本技术中将电解水制的氢气并入净化后的合成气内，取缔传统的煤制甲醇装置中需要合成气变换单元及变压吸附装置的情形，利用该装置制备甲醇是一种绿色的、环境友好型装置。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本技术实施例1中无变换系统的合成气制甲醇装置的示意图；图2为本技术实施例2中无变换系统的合成气制甲醇装置的示意图；图3为本技术实施例3中无变换系统的合成气制甲醇装置的示意图；图4为本技术实施例4中无变换系统的合成气制甲醇装置的示意图；图5为本技术实施例2和4中无变换系统的合成气制甲醇装置的分离净化单元的示意图；附图标号：100-电解水单元；200-煤气化单元；300-净化单元；400-压缩单元；500-甲醇合成单元；600-分离净化单元；610-气液分离器；620-换热器；630-及膜分离器；700-驰放气提氢单元；800-锅炉；900-甲醇精馏单元；1000-罐区。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本技术实施例提供的一种无变换系统的合成气制甲醇装置进行具体说明。本技术实施例提供一种无变换系统的合成气制备甲醇装置，包括：电解水单元100，煤气化单元200，净化单元300，压缩单元400和甲醇合成单元500，电解水单元100的氧气出口与煤气化单元200的氧气入口相连接，煤气化单元200的合成气出口与净化单元300的合成气入口相连接，净化单元300的净化气出口与压缩单元400的净化气入口相连接，电解水单元100的氢气出口与压缩单元400的氢气入口相连接，压缩单元400的压缩气出口与甲醇合成单元500的压缩气入口相连接。本技术实施例提供一种无变换系统的合成气制甲醇装置，该装置采用电解水制氢和氧与煤制气互补耦合生产甲醇，将电解水单元100制得的氧气输送至煤气化单元200中进行煤气化反应产生合成气，减少空分装置制氧规模；将电解水单元100制得的氢气并入净化单元300净化之后的合成气中，调节合成气中氢气与一氧化碳比例，制成氢碳比例合适的甲醇原料气，将上述的甲醇原料气在压缩单元400进行压缩，再输送至甲醇合成单元500中，该过程无需变换系统、变压吸附及脱碳工艺，排出的CO2量可忽略不计。由此可见，本技术实施例提供的制甲醇装置取缔传统的煤制甲醇装置中需要空分制氧装置、合成气变换单元及变压吸附装置的情形，大大降低了装置的复杂程度及相应的工艺难度，尤其是传统的煤制备甲醇过程中，在合成气变换单元，由于变换炉催化剂的床层温度、反应的活性、CO变换反应的程度等较难控制等原因，无法保证合成气中H2/CO的摩尔比满足甲醇合成的要求。本技术中大大降低了变换的难度，简单高效，不会引入新的杂质，仅需要调节合成气中氢气与一氧化碳比例，即可得到适合于甲醇制备的原料气体，提高了甲醇的生产效率，此外，电解水制氢，是一种绿色制氢方法和环境友好型工艺，电解过程中不产生其他污染物，保护系统中碳资源综合利用。进一步的，合成气制备甲醇装置还包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无变换系统的合成气制甲醇装置，其特征在于，包括：电解水单元，煤气化单元，净化单元，压缩单元和甲醇合成单元，所述电解水单元的氧气出口与所述煤气化单元的氧气入口相连接，所述煤气化单元的合成气出口与所述净化单元的合成气入口相连接，所述净化单元的净化气出口与所述压缩单元的净化气入口相连接，所述电解水单元的氢气出口与所述压缩单元的氢气入口相连接，所述压缩单元的压缩气出口与所述甲醇合成单元的压缩气入口相连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种无变换系统的合成气制甲醇装置，其特征在于，包括：电解水单元，煤气化单元，净化单元，压缩单元和甲醇合成单元，所述电解水单元的氧气出口与所述煤气化单元的氧气入口相连接，所述煤气化单元的合成气出口与所述净化单元的合成气入口相连接，所述净化单元的净化气出口与所述压缩单元的净化气入口相连接，所述电解水单元的氢气出口与所述压缩单元的氢气入口相连接，所述压缩单元的压缩气出口与所述甲醇合成单元的压缩气入口相连接。


2.根据权利要求1所述的无变换系统的合成气制甲醇装置，其特征在于，所述合成气制甲醇装置还包括分离净化单元和驰放气提氢单元，所述甲醇合成单元的甲醇驰放气出口与所述分离净化单元的入口相连，所述分离净化单元的出口与所述驰放气提氢单元的入口相连接。


3.根据权利要求2所述的无变换系统的合成气制甲醇装置，其特征在于，所述分离净化单元包括依次连接的气液分离器、换热器及膜分离器。


4.根据权利要求2所述的无变换系统的合成气制甲醇装置，其特征在于，所述驰放气提氢单元的驰放气提取氢气出口与所述压缩单元的驰放气提取氢气入口相连接。


5.根据权利要求4所述的无变换系统的合...

【专利技术属性】
技术研发人员：高建军，陈兆元，高明礼，荣健宾，石志强，陆世鹏，张国伟，卢国甫，刘飞，杨莹，吴斌，
申请(专利权)人：宁夏宝丰能源集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：宁夏;64