[發明專利]一種煤制天然氣聯產甲醇的系統及方法

有效

• 申請號: 201911148144.0
• 申請日: 2019-11-21
• 公開（公告）號: CN110862839B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 楊思宇;劉兆利;鄭景元;錢宇
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C10J3/00
• 分類號: C10J3/00;C10K1/00;C10L3/08;C07C29/151;C07C29/80;C07C31/04
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 張耿語

本發明屬于煤化工技術領域，具體涉及一種煤制天然氣聯產甲醇的系統及方法。該系統包括空分單元、煤氣化單元、酸性氣體脫除單元、深冷分離單元、甲烷化單元、甲醇合成單元和甲醇精餾單元。該方法將酸性氣體脫除單元排放的二氧化碳用于甲醇合成的原料氣，既可以保證甲醇合成單元最佳的氫碳比，提高甲醇的產量，也可以降低CO₂的排放；將甲醇合成單元的富氫馳放氣補充至甲烷化單元，既可以保證甲烷化單元最佳的氫碳比，提高SNG的產量，還可以減少馳放氣的排放。該方法通過聯產天然氣和甲醇，提高了碳元素和氫元素的利用率，其中碳元素的利用率可以達到50％以上，氫元素的利用率可以達到65％以上。其中天然氣量和甲醇產量可以根據市場價格變化調整。

技術領域

本發明屬于煤化工技術領域，具體涉及一種煤制天然氣聯產甲醇的系統及方法，通過該發明可以實現生產不同規模的天然氣和甲醇，并且可以回收利用酸性氣體脫除單元脫除的部分CO₂氣以及回收利用甲醇合成單元的馳放氣。

背景技術

天然氣(SNG)作為一種清潔、安全、便利的優質能源，在世界能源領域中一直扮演著重要的角色，被廣泛應用于化工、發電等工業以及商業和民用等領域，同時高于95％的高熱值天然氣還可以作為一種能量存儲載體。隨著我國經濟持續快速的發展和大氣污染治理壓力的持續增大，天然氣資源與市場供需缺口量不斷增大。目前煤化工領域，煤制天然氣企業中，由于產品單一、煤炭價格波動以及天然氣需求受到季節性影響波動很大等因素，導致煤制氣企業的經濟能力較差。同時煤制氣工藝還存在CO₂排放量大，碳氫資源利用度不高、能量消耗高等缺點。

甲醇(MeOH)是一種非常重要、需求量很大的有機化工原料，其在碳一化工領域中的作用尤為重要。甲醇還是一種清潔的燃料，可以直接摻入汽油、柴油作為燃料，還可以和汽油按照多種比例進行混合用于甲醇汽車的燃料。

目前在生產工藝上，一般僅能生產甲醇和天然氣中的一種產品，其原料利用率不高，產品結構單一。在我國，80％以上的甲醇都來源于煤炭轉化，這取決于我國富煤、少氣、缺油的資源現狀，而天然氣儲量不豐富且勘探開發難度較大，為滿足天然氣市場需要，國內主要采用進口策略。國內已探明的煤炭儲量高達 2000多億噸，發展煤炭聯產甲醇和天然氣產業，最大限度利用煤氣化中的各種成分，不僅可以滿足甲醇市場需要，也可以減少天然氣的進口。

目前，煤制天然氣過程的工藝流程圖見圖1，主要由五部分組成：空分單元、煤氣化單元、變換單元、酸性氣體脫除單元和甲烷化單元。煤制甲醇的工藝流程圖見圖2，主要包括：空分單元、煤氣化單元、變換單元、酸性氣體脫除單元、甲醇合成單元和甲醇精餾單元。可以看出，煤制天然氣流程和煤制甲醇流程的在空分、氣化、變換及酸性氣體脫除單元等工藝上重疊，合成工藝的相似度較高，因此煤制天然氣工藝聯產甲醇是工藝調整最少、工藝匹配性最高的聯產方式。

現有的煤制天然氣產業碳排放高的一個原因是變換單元的存在。在變換單元中CO和H₂O會變換為CO₂和H₂。冗余的碳將會在酸性氣體脫除單元中以CO₂的形式排出系統外，這一方面會對造成溫室效應，另一方面也會造成碳元素的損失。

發明內容

針對以上現有技術存在的缺點和不足之處，本發明的首要目的在于提供一種煤制天然氣聯產甲醇的系統。本發明系統有助于提高企業適應市場的能力和經濟性，同時可以降低二氧化碳及馳放氣的排放，提高資源利用效率，降低能耗。

本發明的另一目的在于提供一種采用上述系統制天然氣聯產甲醇的方法。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種煤制天然氣聯產甲醇的系統，包括空分單元、煤氣化單元、酸性氣體脫除單元、深冷分離單元、甲烷化單元、甲醇合成單元和甲醇精餾單元；

所述的空分單元設置空氣入口、氮氣出口和氧氣出口，氧氣出口連接至煤氣化單元的氧氣入口；