【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種生物質(zhì)制甲醇系統(tǒng)及方法。
技術(shù)介紹
1、國際海運領域的碳排放量占到全球人為碳排放總量的2.4%左右，是全球減排的重點關(guān)注領域之一。航運業(yè)脫碳進程的加快對綠色船用替代燃料發(fā)出了強烈的需求信號。綠色甲醇常溫下液態(tài)，無需安裝大型氣罐，相對船舶建造成本可控，同時甲醇燃料動力設備技術(shù)成熟，成為航運行業(yè)替代燃料新寵。然而，目前全球綠色甲醇的產(chǎn)量十分有限。全球甲醇行業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)顯示，目前全球綠色甲醇的產(chǎn)能僅為80多萬噸，無法滿足日益增長的航運替代燃料需求。
2、以生物質(zhì)為原料，通過氣化合成工藝制備綠色甲醇是目前的主流路線。然而，生物質(zhì)堆積密度低，打捆后堆積密度僅有130?kg/m3，導致原料儲運成本高；受限于生物質(zhì)原料儲運半徑，生物質(zhì)氣化合成制甲醇規(guī)模遠小于煤氣化路線。一般而言，經(jīng)濟合理的生物質(zhì)收集半徑為50?km，對應的生物質(zhì)量為30萬噸/年。因此生物質(zhì)氣化合成制甲醇無法通過規(guī)?；当?，單位投資和運行成本較高；此外，大型生物質(zhì)氣化技術(shù)尚不成熟，常規(guī)采用的生物質(zhì)流化床氣化技術(shù)產(chǎn)生的合成氣中焦油含量高（幾十克/nm3），需要復雜的氣化氣凈化工藝才能滿足后續(xù)合成工藝（1?ppm），氣化氣凈化成本高。這些因素最終導致綠色甲醇制備成本較高。
3、cn102557869a公布了一種由生物質(zhì)炭制備甲醇燃料的方法，該方法以生物質(zhì)炭為碳源、水蒸氣為活化劑，通過生物質(zhì)炭水蒸氣分解反應制備合成氣(h2/co)；通過水氣變換反應以及氫氧化鈣懸浮液吸收的方法調(diào)整合成氣中氫碳的比例；采用銅鋅鋁氧化物三元催化劑將合成氣催化轉(zhuǎn)化為
4、cn115125036a公開一種生物質(zhì)制備甲醇的方法及系統(tǒng)，方法包括：(1)對生物質(zhì)原料進行水熱處理，得到水熱生物質(zhì)漿料；(2)將水熱生物質(zhì)進行生物質(zhì)氣化反應，生成包含co和h2的生物質(zhì)氣化反應混合氣；(3)以co和h2為原料進行甲醇合成反應制備得到甲醇；其中水熱處理過程中處理氣氛包括co2，生物質(zhì)氣化反應中氣化劑包括co2和水蒸氣。該方案存在問題在于以co2和水蒸氣為氣化劑，需要外界生物質(zhì)燃燒煙氣提供氣化需要熱量，最終在氣化氣中額外引入n2等雜質(zhì)，后續(xù)提純成本高；以水熱過程獲得水熱生物炭無法連續(xù)性生產(chǎn)，規(guī)?；糯罄щy，運行成本高；氣化溫度低（900℃），焦油含量高，凈化成本高；且水熱-氣化過程在同一場地進行，規(guī)模化放大所需的生物質(zhì)原料儲運成本高。
5、cn116814300a提供一種高效生物質(zhì)氣化制綠色甲醇系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：太陽能和風能發(fā)電電解水子系統(tǒng)、生物質(zhì)氣化子系統(tǒng)、合成氣變換子系統(tǒng)、甲醇合成子系統(tǒng)，太陽能和風能發(fā)電電解水子系統(tǒng)產(chǎn)生的氧氣作為生物質(zhì)氣化子系統(tǒng)的氣化介質(zhì)，合成較高熱值的生物質(zhì)合成氣，生物質(zhì)合成氣經(jīng)過合成氣變換子系統(tǒng)后送入甲醇合成子系統(tǒng)合成甲醇。該方案存在的問題在于以生物質(zhì)為原料，規(guī)?；糯蠛笏璧纳镔|(zhì)量大，原料儲運成本高；氣化反應溫度低(850℃)，氣化氣焦油含量高，凈化成本高；此外，為滿足綠色甲醇需求，生產(chǎn)過程需要使用綠電，綠電波動性大，而氣化合成過程要求穩(wěn)定的電力供應，兩者不匹配，需要配備電化學儲能，運行成本高。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)為解決現(xiàn)有技術(shù)中生物質(zhì)制備甲醇時，氣化溫度低、氣化氣焦油含量高、生產(chǎn)成本高以及不適合規(guī)模大等問題，提供一種生物質(zhì)制甲醇系統(tǒng)及方法。該系統(tǒng)可規(guī)模化放大甲醇生產(chǎn)過程，降低生產(chǎn)成本。
2、為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案：
3、第一方面，本專利技術(shù)提供了一種生物質(zhì)制甲醇系統(tǒng)，其包括至少一個熱解炭化單元和氣化合成單元；
4、所述熱解炭化單元包括熱解反應器；所述熱解反應器設有第二生物質(zhì)進料口、第一生物炭出料口和第一熱解氣出料口；
5、所述氣化合成單元包括第二氣化反應器、重整反應器和合成反應器；
6、所述第二氣化反應器設有生物炭進料口、氧氣進料口、第一蒸汽進料口、第二氣化氣出料口和熔渣出料口；
7、所述重整反應器設有第二氣化氣進料口、第二蒸汽進料口和第一合成氣出料口；所述合成反應器設有第一合成氣進料口和甲醇出料口；
8、所述第二氣化氣出料口與第二氣化氣進料口連接，所述第一合成氣出料口與所述第一合成氣進料口連接。
9、本專利技術(shù)中，所述第一生物炭出料口可與所述生物炭進料口連接。上述的“連接”可以是直接通過部件連接，也可以是通過物流輸送的方式，形成“軟連接”。
10、本專利技術(shù)中，所述熱解炭化單元還可包括干燥機，所述干燥機設有第一生物質(zhì)進料口、生物質(zhì)出料口、第一煙氣進料口和第一煙氣出料口；所述第一生物質(zhì)出料口與所述第二生物質(zhì)進料口連接，所述第一熱解氣出料口與所述第一煙氣進料口連接。
11、其中，所述熱解反應器外還可設有夾套，所述夾套設有第一熱解氣進口和第一煙氣出口；所述第一煙氣出口與第一煙氣進料口連接，所述第一熱解氣出料口與所述第一熱解氣進口連接。
12、本專利技術(shù)中，所述熱解炭化單元還可包括旋風除塵器，所述旋風除塵器設有第一熱解氣進料口、第二生物炭出料口和第二熱解氣出料口；所述第一熱解氣出料口與所述第一熱解氣進料口連接，所述第二生物炭出料口與生物炭進料口連接。較佳地，所述第二熱解氣出料口與所述第一熱解氣進口連接。
13、本專利技術(shù)中，所述熱解炭化單元還可包括第一氣化反應器和第一內(nèi)燃機，所述第一氣化反應器設有第二熱解氣進料口、空氣進料口和第一氣化氣出料口；所述第一內(nèi)燃機設有第一氣化氣進料口和第一煙氣出料口；所述第二熱解氣進料口與所述第一熱解氣出料口連接，所述第一氣化氣出料口與所述第一氣化氣進料口連接。較佳地，所述第二熱解氣進料口與所述第二熱解氣出料口連接。較佳地，所述干燥機還包括第二煙氣進料口，所述第一煙氣出料口與所述第二煙氣進料口連接。
14、其中，所述第一氣化氣出料口和所述第一氣化氣進料口之間還可設有焦油去除裝置。所述焦油去除裝置可包括依次連接的換熱器和電除塵器，所述換熱器的進料口與所述第一氣化氣出料口連接，所述電除塵器的出料口與所述第一氣化氣進料口連接。
15、本專利技術(shù)中，所述氣化合成單元還可包括球磨機，所述球磨機的進料口與所述第一生物炭出料口連接，所述球磨機的出料口與所述生物炭進料口連接。較佳地，所述球磨機的進料口與所述第二生物炭出料口連接。
16、本專利技術(shù)中，所述氣化合成單元還可包括第二余熱鍋爐和第二內(nèi)燃機，所述第二余熱鍋爐外設有第二鍋爐夾套；所述第二余熱鍋爐設有注水口和第二蒸汽出料口；所述第二鍋爐夾套設有第二煙氣入口和第二煙氣出口；所述第二內(nèi)燃機設有第二煙氣出料口和第二合成氣進料口；所述第二蒸汽出料口與第一蒸汽進料口和第二蒸汽進料口連接，所述第二煙氣出料口與第二煙氣入口連接，所述第二合成氣進料口與所述第一合成氣出料口連接。
17、其中，所述氣化合成本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種生物質(zhì)制甲醇系統(tǒng)，其特征在于，其包括至少一個熱解炭化單元和氣化合成單元；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)制甲醇系統(tǒng)，其特征在于，所述熱解炭化單元還包括干燥機（1），所述干燥機（1）設有第一生物質(zhì)進料口、生物質(zhì)出料口、第一煙氣進料口和第一煙氣出料口；所述第一生物質(zhì)出料口與所述第二生物質(zhì)進料口連接，所述第一熱解氣出料口與所述第一煙氣進料口連接；較佳地，所述熱解反應器（2）外還設有夾套，所述夾套設有第一熱解氣進口和第一煙氣出口；所述第一煙氣出口與第一煙氣進料口連接，所述第一熱解氣出料口與所述第一熱解氣進口連接；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物質(zhì)制甲醇系統(tǒng)，其特征在于，所述熱解炭化單元還可包括第一氣化反應器（4）和第一內(nèi)燃機（7），所述第一氣化反應器（4）設有第二熱解氣進料口、空氣進料口和第一氣化氣出料口；所述第一內(nèi)燃機（7）設有第一氣化氣進料口和第一煙氣出料口；所述第二熱解氣進料口與所述第一熱解氣出料口連接，所述第一氣化氣出料口與所述第一氣化氣進料口連接；較佳地，所述第二熱解氣進料口與所述第二熱解氣出料口連接；較佳地，所述干燥機（1）還包括第二煙氣進料口，
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)制甲醇系統(tǒng)，其特征在于，所述氣化合成單元還包括第二余熱鍋爐（16）和第二內(nèi)燃機（15），所述第二余熱鍋爐（16）外設有第二鍋爐夾套；所述第二余熱鍋爐（16）設有注水口和第二蒸汽出料口；所述第二鍋爐夾套設有第二煙氣入口和第二煙氣出口；所述第二內(nèi)燃機（15）設有第二煙氣出料口和第二合成氣進料口；所述第二蒸汽出料口與第一蒸汽進料口和第二蒸汽進料口連接，所述第二煙氣出料口與第二煙氣入口連接，所述第二合成氣進料口與所述第一合成氣出料口連接；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生物質(zhì)制甲醇系統(tǒng)，其特征在于，所述氣化合成單元還包括合成氣凈化器（12），所述合成氣凈化器（12）設有第三合成氣進料口、第三合成氣出料口和殘氣出料口；所述第三合成氣進料口與所述第一合成氣出料口連接，所述第三合成氣出料口與所述第一合成氣進料口連接；較佳地，所述第三合成氣出料口與所述第二合成氣進料口連接；較佳地，所述殘氣出料口與二氧化碳提純反應器（17）連接；較佳地，所述殘氣出料口與連接口相連，所述連接口設于所述球磨機（8）的出料口與所述生物炭進料口之間的連接管道上；所述合成氣凈化器（12）的內(nèi)部較佳地設有過濾器件和/或洗氣吸收液；
6.一種甲醇的制備方法，其特征在于，其采用如權(quán)利要求1-5中任一項所述的生物質(zhì)制甲醇系統(tǒng)，包括以下步驟：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的甲醇的制備方法，其特征在于，所述生物質(zhì)制甲醇系統(tǒng)還包括干燥機（1），步驟S1中，所述生物質(zhì)在所述干燥機（1）中干燥后，再在所述熱解反應器（2）中進行低溫熱解炭化；所述干燥的溫度較佳地為200-400℃；
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的甲醇的制備方法，其特征在于，步驟S2中，所述加壓氣化反應的溫度為1200-1600℃，例如1300℃；
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的甲醇的制備方法，其特征在于，步驟S3中，所述重整反應器（11）中裝填有鐵催化劑；
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的甲醇的制備方法，其特征在于，步驟S4中，所述合成反應器（13）中裝填有銅基催化劑Cu/ZnO/Al2O3；
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種生物質(zhì)制甲醇系統(tǒng)，其特征在于，其包括至少一個熱解炭化單元和氣化合成單元；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)制甲醇系統(tǒng)，其特征在于，所述熱解炭化單元還包括干燥機（1），所述干燥機（1）設有第一生物質(zhì)進料口、生物質(zhì)出料口、第一煙氣進料口和第一煙氣出料口；所述第一生物質(zhì)出料口與所述第二生物質(zhì)進料口連接，所述第一熱解氣出料口與所述第一煙氣進料口連接；較佳地，所述熱解反應器（2）外還設有夾套，所述夾套設有第一熱解氣進口和第一煙氣出口；所述第一煙氣出口與第一煙氣進料口連接，所述第一熱解氣出料口與所述第一熱解氣進口連接；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物質(zhì)制甲醇系統(tǒng)，其特征在于，所述熱解炭化單元還可包括第一氣化反應器（4）和第一內(nèi)燃機（7），所述第一氣化反應器（4）設有第二熱解氣進料口、空氣進料口和第一氣化氣出料口；所述第一內(nèi)燃機（7）設有第一氣化氣進料口和第一煙氣出料口；所述第二熱解氣進料口與所述第一熱解氣出料口連接，所述第一氣化氣出料口與所述第一氣化氣進料口連接；較佳地，所述第二熱解氣進料口與所述第二熱解氣出料口連接；較佳地，所述干燥機（1）還包括第二煙氣進料口，所述第一煙氣出料口與所述第二煙氣進料口連接；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)制甲醇系統(tǒng)，其特征在于，所述氣化合成單元還包括第二余熱鍋爐（16）和第二內(nèi)燃機（15），所述第二余熱鍋爐（16）外設有第二鍋爐夾套；所述第二余熱鍋爐（16）設有注水口和第二蒸汽出料口；所述第二鍋爐夾套設有第二煙氣入口和第二煙氣出口；所述第二內(nèi)燃機（15）設有第二煙氣出料口和第二合成氣進料口；所述第二蒸汽出料口與第一蒸汽進料口和第二蒸汽進料口連...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：戴貢鑫，茹斌，曾志偉，郭泗勇，宛政，孫立，張亮，李琪琪，
申請(專利權(quán))人：上海電氣集團股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。