[發明專利]一種基于煤制備甲醇的裝置及甲醇制備工藝

在審

• 申請號: 201910856860.8
• 申請日: 2019-09-09
• 公開（公告）號: CN112457159A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 李燦;王集杰;姚婷婷;李軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: C07C29/151
• 分類號: C07C29/151;C07C31/04;C25B1/04;C25B11/089
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司 11540
• 代理人: 周游

1.一種基于煤制備甲醇的裝置，其特征在于，所述裝置包括：

(1)電解水單元；

(2)煤氣化單元，包括煤粉制備裝置、煤粉氣化裝置和凈化裝置；

(3)氣體調節單元，包括檢測單元、混合容器和調節閥，

其中，所述檢測單元與所述混合容器以及所述煤氣化單元的凈化裝置相連；

所述調節閥與所述混合容器以及電解水單元的氫氣管道相連；

(4)甲醇合成反應區，與所述混合容器相連。

2.根據權利要求1所述的基于煤制備甲醇的裝置，其特征在于，所述電解水單元包括電解水裝置，氧氣壓縮機和氫氣壓縮機，所述氧氣壓縮機與煤氣化單元連接，所述氫氣壓縮機通過氫氣管道與氣體調節單元連接。

3.根據權利要求1所述的基于煤制備甲醇的裝置，其特征在于，所述電解水單元的用電來自再生能源發電；

優選地，所述再生能源發電包括風力發電、水力發電、光伏發電中的至少一種。

4.一種使用權利要求1至3中任一項所述的基于煤制備甲醇的裝置的甲醇制備工藝，其特征在于，所述工藝至少包括以下步驟：

(1)在電解水單元中通過電解水制備氫氣和氧氣；

(2)將氧氣供應給煤氣化單元，用于提供煤氣化時的氧氣；

(3)使用檢測單元檢測粗煤氣的碳氫比，利用調節閥調節粗煤氣中的碳氫比例，以控制氫氣的供給；

(4)在甲醇合成反應區，以步驟(3)調節的碳氫比例合成甲醇。

5.根據權利要求4所述的甲醇制備工藝，其特征在于，調節后的氫碳比為2.0～2.5，所述碳為一氧化碳和二氧化碳的混合物，其中一氧化碳的體積占所述混合物85％v/v以上。

6.根據權利要求4所述的甲醇制備工藝，其特征在于，所述電解水采用鎳鐵催化材料催化，所述鎳鐵催化材料包括鎳金屬基底和含有鐵元素和鎳元素的催化活性層。

7.根據權利要求6所述的甲醇制備工藝，其特征在于，所述催化活性層附著在所述鎳金屬基底表面。

8.根據權利要求7所述的甲醇制備工藝，其特征在于，所述鎳基底選自鎳片、鎳絲網、泡沫鎳或鎳粉中的至少一種。

9.根據權利要求6所述的甲醇制備工藝，其特征在于，所述鎳鐵催化材料通過以下步驟制備：

將鎳金屬基底浸漬于含有鐵離子的溶液中靜置；

經洗滌、干燥，在氫氣氣氛下以100～400℃的溫度處理即得所述鎳鐵催化材料。

10.根據權利要求4所述的甲醇制備工藝，其特征在于，甲醇合成的催化劑選自CuOZnOAl₂O₃、ZnOZrO₂、In₂O₃ZrO₂、CdOZrO₂、ZnOCr₂O₃、In₂O₃Cr₂O₃和CdOCr₂O₃中的至少一種，合成溫度為200～400℃。