本發(fā)明涉及生物質能，具體涉及一種生物質制備甲醇的系統(tǒng)及工藝。

背景技術：

1、生物質是利用大氣、水、土地等通過光合作用而產生的各種有機體，通常包括木材及森林工業(yè)廢棄物、農業(yè)廢棄物、水生植物、油料植物、城市生活垃圾及工業(yè)廢棄物及排泄物等，是一種可再生能源。生物質資源分布廣，儲量大，并且具有可再生性，與化石燃料相比，揮發(fā)分高，灰分小，硫、氮含量低，有“綠色煤炭”之稱，以生物質為原料制氫具有清潔、節(jié)能、不消耗礦物資源等優(yōu)點。在反應過程中，生成的co2與生物質生長過程中吸收的co2在總量上實現(xiàn)平衡，不會造成溫室效應，可達到真正意義上的零排放。

2、然而，生物質具有高含水和含氧量、低熱值和能量密度、差粉碎性和親水性、易腐爛、不宜長距離運輸和長期儲存等缺陷，給生物質直接規(guī)?；D化利用帶來極大挑戰(zhàn)。生物質預處理上現(xiàn)有大部分對生物質的利用采用烘干擠壓成型制備生物質顆粒的方法來解決上述問題，但其加工過程尤其是擠壓成型耗電量大、成本高。

3、傳統(tǒng)甲醇的生產主要以天然氣、油、煤和焦爐煤氣等為原料，通過轉化或氣化先制備含有主要成分為氫氣、一氧化碳、二氧化碳等成分的燃氣，再經過凈化、變換、甲醇合成、甲醇精餾等工藝生產出合格甲醇，這種甲醇定義為灰色甲醇。也有用生物質制備甲醇，多是采用氣化爐使生物質轉化為氣體，經過破碎、凈化、重整、壓縮、甲醇合成、甲醇精餾等工藝生產出甲醇，該方法存在耗電量大，運行成本高，能源消耗大，焦油含量高，炭轉化率低的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術問題是現(xiàn)有的生物質制備甲醇的系統(tǒng)耗電量大、運行成本高、能源消耗大、焦油含量高且炭轉化率低。

2、目的在于提供一種生物質制備甲醇的系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有制備甲醇的系統(tǒng)耗電量大、運行成本高和能源消耗大的問題。

3、目的之二在于提供一種生物質制備甲醇的工藝，配合系統(tǒng)制備甲醇，該制備的綠色甲醇焦油含量低且炭轉化率高。

4、本發(fā)明通過下述技術方案實現(xiàn)：

5、一種生物質制備甲醇的系統(tǒng)，包括：

6、原料氣化單元，用于將原料高溫加熱以使原料高溫反應，制得粗合成氣；

7、除塵單元，與原料氣化單元對接，用于對粗合成氣除塵；

8、純氧轉化單元，與除塵單元對接，用于對粗合成氣進行高溫非催化氧化處理并對熱量進行回收利用；

9、除雜單元，與純氧轉換單元對接，用于將氧化處理后的粗合成氣進行脫氯、脫硫、脫碳處理；

10、甲醇合成單元，與除雜單元對接，將脫氯、脫硫、脫碳處理的合成氣合成甲醇；

11、蒸汽利用單元，輸入端與除塵單元和甲醇合成單元連接，用于生產蒸汽，輸出端與甲醇合成單元和除雜單元連接。

12、作為一種可能的設計，上述原料氣化單元包括流化床氣化爐，流化床氣化爐用于使原料高溫反應制得粗合成氣。

13、作為一種可能的設計，上述除塵單元包括粗分離器、細灰分離器和高溫除塵器；

14、粗分離器與原料氣化單元出氣端連接，用于將粗合成氣進行初步分離；

15、細灰分離器進氣端與粗分離器出氣端連接，用于將初步分離的粗合成氣中的飛灰分離；

16、高溫除塵器進氣端與細灰分離器出氣端連接，用于對粗合成氣再次除塵，高溫除塵器出氣端與純氧轉化單元對接。

17、作為一種可能的設計，上述純氧轉化單元包括純氧轉化爐，純氧轉化爐用于將粗合成氣中的甲烷和焦油與氧氣進行高溫非催化氧化反應。

18、作為一種可能的設計，上述除雜單元包括水洗塔、第一壓縮機、變換脫硫裝置和低溫甲醇洗滌塔；

19、水洗塔與純氧轉化單元輸出端連接，用于對粗合成氣水洗除氯和除塵；

20、第一壓縮機與水洗塔出氣端連接，用于對粗合成氣加壓；

21、變換脫硫裝置與第一壓縮機出氣端連接，用于對粗合成氣脫硫，并用于將co與水轉換為h2和co2；

22、低溫甲醇洗滌塔與變換脫硫裝置出氣端連接，用于將粗合成氣除雜，低溫甲醇洗滌塔出氣端與甲醇合成單元連接。

23、作為一種可能的設計，上述甲醇合成單元包括第二壓縮機、甲醇合成塔和三塔精餾塔組；

24、所述第二壓縮機與所述除雜單元和蒸汽利用單元對接，用于接入除雜單元輸出的合成氣并壓縮，并用于通過蒸汽利用單元輸入的蒸汽工作；

25、所述甲醇合成塔與第二壓縮機對接，用于合成甲醇；

26、所述三塔精餾塔組輸入與所述甲醇合成塔輸出端對接，用于將甲醇精餾提純。

27、作為一種可能的設計，上述蒸汽利用單元包括蒸汽鍋爐；

28、蒸汽鍋爐輸入端與除塵單元和甲醇合成單元對接，用于接入除塵單元輸出的粗合成氣、甲醇合成單元輸出的解吸氣和閃蒸氣并生產蒸汽，蒸汽鍋爐輸出端與除雜單元和甲醇合成單元均連接，用于為除雜單元和甲醇合成單元提供驅動所需蒸汽。

29、一種生物質制備甲醇的工藝，包括如下步驟：

30、將生物質原料與水蒸氣和氧氣反應，制得粗合成氣；

31、將粗合成氣除塵后，進行純氧轉化處理，獲得高溫氣體；

32、將高溫氣體除雜后，反應，獲得混合氣；

33、將混合氣反應，得到甲醇，再經過精餾后，得到成品。

34、作為一種可能的設計，上述生物質原料粒徑在≤100mm，生物質原料含水量≤30％；上述生物質原料、水蒸氣和氧氣每小時的投加比為(3.5～4)t:(600～1000)nm3:(600～1000)kg。

35、作為一種可能的設計，上述粗合成氣合成溫度為600～900℃；純氧轉化處理溫度為1000～1500℃；高溫氣體除雜后在200～300℃、co-mo催化劑的作用下反應，獲得氫碳比為2～2.2的混合氣；混合氣反應條件為200～300℃、5～8mpag。

36、本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果：

37、本發(fā)明提供的系統(tǒng)將以低值資源和可再生的生物質為原料，替代傳統(tǒng)化石能源，實現(xiàn)零碳排放，同時在生產過程中通過生物質原料氣化后的一部分粗合成氣作為能源生產蒸汽，利用蒸汽驅動甲醇合成單元和除雜單元的壓縮機等設備，降低電能消耗，能源能節(jié)約在15％以上。

38、本發(fā)明通過將原料高溫加熱，以氧氣和水蒸氣作為氣化劑，使得原料氣化，得到粗合成氣，并將粗合成氣經過三級除塵處理，去除飛灰等雜質，再進行純氧轉化處理，將粗合成氣中的甲烷、焦油充分裂解，并強化飛灰氣化，生產無焦油、低甲烷含量的高溫氣體，高溫氣體經過除雜處理，實現(xiàn)脫氯、脫硫和脫碳，一氧化碳變換工藝能夠增加氫氣產量，同時將其中的一小部分co轉換為co2，再經過低溫甲醇洗使得氣體中的氫碳比處于合成甲醇最佳的配比，再將混合氣體在特定溫度、壓力下反應并精餾，去除雜質，能夠得到品質好的綠色甲醇，該制備的綠色甲醇焦油含量低且炭轉化率高。

技術特征：

1.一種生物質制備甲醇的系統(tǒng)，其特征在于，包括

2.根據(jù)權利要求1所述的一種生物質制備甲醇的系統(tǒng)，其特征在于，所述原料氣化單元包括流化床氣化爐，所述流化床氣化爐用于使原料高溫反應制得粗合成氣。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種生物質制備甲醇的系統(tǒng)，其特征在于，所述除塵單元包括粗分離器、細灰分離器和高溫除塵器，

4.根據(jù)權利要求1所述的一種生物質制備甲醇的系統(tǒng)，其特征在于，所述純氧轉化單元包括純氧轉化爐，所述純氧轉化爐用于將粗合成氣中的甲烷和焦油與氧氣進行高溫非催化部分氧化反應。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種生物質制備甲醇的系統(tǒng)，其特征在于，所述除雜單元包括水洗塔、第一壓縮機、變換脫硫裝置和低溫甲醇洗滌塔，

6.根據(jù)權利要求1所述的一種生物質制備甲醇的系統(tǒng)，其特征在于，所述甲醇合成單元包括第二壓縮機、甲醇合成塔和三塔精餾塔組；

7.根據(jù)權利要求1所述的一種生物質制備甲醇的系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸汽利用單元包括蒸汽鍋爐，

8.一種生物質制備甲醇的工藝，其特征在于，包括如下步驟：

9.根據(jù)權利要求8所述的一種生物質制備甲醇的工藝，其特征在于，所述生物質原料粒徑在≤100mm，所述生物質原料含水量≤30％；上述生物質原料、水蒸氣和氧氣每小時的投加比為(3.5～4)t:(600～1000)nm3:(600～1000)kg。

10.根據(jù)權利要求8所述的一種生物質制備甲醇的工藝，其特征在于，所述粗合成氣合成溫度為600～900℃；所述純氧轉化處理溫度為1000～1500℃；所述高溫氣體除雜后在200～300℃、co-mo催化劑的作用下反應，獲得氫碳比為2～2.2的混合氣；所述混合氣反應條件為200～300℃、5～8mpag。

技術總結
本發(fā)明公開了一種生物質制備甲醇的系統(tǒng)及工藝，涉及生物質能技術領域。一種生物質制備甲醇的系統(tǒng)及工藝，包括原料氣化單元，用于將原料高溫加熱，制得粗合成氣；除塵單元，與原料氣化單元對接，用于對粗合成氣除塵；純氧轉化單元，與除塵單元對接，用于對粗合成氣進行高溫非催化部分氧化處理；除雜單元，與純氧轉化單元對接，用于將轉化處理后的粗合成氣進行脫氯、脫硫、脫碳處理；甲醇合成單元，與除雜單元對接，將脫氯、脫硫、脫碳處理的合成氣合成甲醇；蒸汽利用單元，與除塵單元連接，用于生產蒸汽，輸出端與甲醇合成單元和除雜單元連接。本發(fā)明解決了現(xiàn)有制備甲醇的系統(tǒng)耗電量大、運行成本高和能源消耗大的問題。

技術研發(fā)人員：冉耘瑞,李林,羅歡
受保護的技術使用者：成都久生能源科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/17