本發(fā)明涉及能源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種新型合成甲醇的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前可以將各種能源進(jìn)行能源的二次利用。液體甲醇是基礎(chǔ)化工原料，是由CO、H₂為主要成分的原料氣，CO為少量氣體，按CH比1:2，或CH比1:3在催化劑下合成液體甲醇。國內(nèi)外生成甲醇企業(yè)，采用天然氣、煤炭或石油產(chǎn)品制成CO、CO₂、H₂原料氣，在催化劑下合成甲醇。目前，國外生成甲醇80％的生產(chǎn)方法采用天然氣制原料氣合成甲醇，國內(nèi)也有以煤炭為原料制甲醇。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種新型合成甲醇的方法及系統(tǒng)，能較方便合成甲醇。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第一方面，提供一種新型合成甲醇的方法，包括：

將甲醇與水蒸氣混合在催化劑下重整生成氫氣作為種子的分子氫；

將所述分子氫在氫化催化劑作用下吸附分解為氫原子或氫離子；

將所述水蒸氣與所述氫原子或氫離子在氫化催化劑作用下使得水分子被分解為氫分子和氧分子，氫分子與氫原子或氫離子結(jié)合生成氫氣；

將輸入的二氧化碳加氫氣在氫化催化劑作用下變換成一氧化碳；

將所述一氧化碳與氫氣或?qū)⑺龆趸寂c氫氣按設(shè)定比例在合成甲醇催化劑作用下合成甲醇。

可選的，所述將所述一氧化碳與氫氣或?qū)⑺龆趸寂c氫氣按設(shè)定比例在合成甲醇催化劑作用下合成甲醇包括：

將所述一氧化碳與氫氣按1:2比例在合成甲醇催化劑作用下合成甲醇；或，

將所述二氧化碳與氫氣按1:3比例在合成甲醇催化劑作用下合成甲醇。

可選的，將所述水蒸氣與所述氫原子或氫離子在氫化催化劑作用下使得水分子被分解為氫分子和氧分子包括：

將所述水蒸氣與所述氫原子或氫離子在氫化催化劑作用下使得水分子被分解為1個(gè)氫分子和1個(gè)氧分子，其中1個(gè)氫分子與2個(gè)氫原子結(jié)合生成2個(gè)氫分子。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第二方面，提供一種新型合成甲醇的系統(tǒng)，包括甲醇水蒸汽重整制種子氫反應(yīng)器、氫化反應(yīng)器、合成甲醇反應(yīng)器；

其中所述甲醇水蒸汽重整制種子氫反應(yīng)器，用于將甲醇與水蒸氣混合在催化劑下重整生成氫氣作為種子的分子氫；

所述氫化反應(yīng)器，用于將所述分子氫在氫化催化劑作用下吸附分解為氫原子或氫離子；將所述水蒸氣與所述氫原子或氫離子在氫化催化劑作用下使得水分子被分解為氫分子和氧分子，氫分子與氫原子或氫離子結(jié)合生成氫氣；將輸入的二氧化碳加氫氣在氫化催化劑作用下變換成一氧化碳；

所述合成甲醇反應(yīng)器，用于將所述一氧化碳與氫氣或?qū)⑺龆趸寂c氫氣按設(shè)定比例在合成甲醇催化劑作用下合成甲醇。

可選的，所述合成甲醇反應(yīng)器將所述一氧化碳與氫氣按1:2比例在合成甲醇催化劑作用下合成甲醇；或，將所述二氧化碳與氫氣按1:3比例在合成甲醇催化劑作用下合成甲醇。

從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明的方法，將甲醇與水蒸氣混合在催化劑下重整生成氫氣作為種子的分子氫；將所述分子氫在氫化催化劑作用下吸附分解為氫原子或氫離子；將所述水蒸氣與所述氫原子或氫離子在氫化催化劑作用下使得水分子被分解為氫分子和氧分子，氫分子與氫原子或氫離子結(jié)合生成氫氣；將輸入的二氧化碳加氫氣在氫化催化劑作用下變換成一氧化碳；最后將所述一氧化碳與氫氣或?qū)⑺龆趸寂c氫氣按設(shè)定比例在合成甲醇催化劑作用下合成甲醇，這樣就比較方便實(shí)現(xiàn)了一種新型的合成甲醇方法，成本更低，可循環(huán)利用，更具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，附圖中：

圖1是本發(fā)明的新型合成甲醇的方法的流程示意圖；

圖2是本發(fā)明的新型合成甲醇的方法的工藝流程第一示意圖；

圖3是本發(fā)明的新型合成甲醇的方法的工藝流程第二示意圖；

圖4是本發(fā)明的新型合成甲醇的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的第一示意圖；

圖5是本發(fā)明的新型合成甲醇的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的第二示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

應(yīng)當(dāng)理解，盡管在本發(fā)明可能采用術(shù)語第一、第二、第三等來描述各種信息，但這些信息不應(yīng)限于這些術(shù)語。這些術(shù)語僅用來將同一類型的信息彼此區(qū)分開。例如，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，第一信息也可以被稱為第二信息，類似地，第二信息也可以被稱為第一信息。取決于語境，如在此所使用的詞語“如果”可以被解釋成為“在……時(shí)”或“當(dāng)……時(shí)”或“響應(yīng)于確定”。

本發(fā)明提供一種新型合成甲醇的方法及系統(tǒng)，能較方便合成甲醇。

圖1是本發(fā)明的新型合成甲醇的方法的流程示意圖，包括：

在步驟101中，將甲醇與水蒸氣混合在催化劑下重整生成氫氣作為種子的分子氫；

在步驟102中，將所述分子氫在氫化催化劑作用下吸附分解為氫原子或氫離子；

在步驟103中，將所述水蒸氣與所述氫原子或氫離子在氫化催化劑作用下使得水分子被分解為氫分子和氧分子，氫分子與氫原子或氫離子結(jié)合生成氫氣；

在步驟104中，將輸入的二氧化碳加氫氣在氫化催化劑作用下變換成一氧化碳；

在步驟105中，將所述一氧化碳與氫氣或?qū)⑺龆趸寂c氫氣按設(shè)定比例在合成甲醇催化劑作用下合成甲醇。

本發(fā)明中，一種新型合成甲醇方法，是以氫氣作為種子氫在氫化催化劑下分解生成原子氫或離子氫。水蒸氣和原子氫或離子氫在催化劑下水分子H₂O被分解為1個(gè)氫分子和1個(gè)氧分子。1個(gè)氫分子與2個(gè)氫原子結(jié)合生成2個(gè)氫分子。在1個(gè)種子氫催化劑的作用下，水分子H₂O被分解出氫分子和氧分子，水變氫使氫的數(shù)量被增加。1個(gè)種子氫可生成2個(gè)分子氫，2個(gè)種子氫可生成4個(gè)分子氫，如此類推，增加種子氫的數(shù)量就可以增加1倍數(shù)量的氫。如此類推，氫的數(shù)量被增加，氫作為合成甲醇的原料之一。外部輸入的二氧化碳在催化劑下變換為CO。一氧化碳和部分二氧化碳加氫在合成甲醇催化劑上可以合成液體甲醇和反應(yīng)水，一半甲醇作為產(chǎn)品甲醇，另一半甲醇制氫作為種子氫與CO₂加氫按化學(xué)反應(yīng)式合成甲醇產(chǎn)品。

本發(fā)明一種新型合成甲醇方法，主要是采用甲醇與水混合在催化劑下重整生成氫氣作為種子的分子氫。反應(yīng)式：

分子氫在氫化催化劑上吸附分解為氫原子或氫離子。反應(yīng)式：

同時(shí)，水蒸氣與氫原子或氫離子在氫化催化劑上水分子3H₂O被分解為氫分子3H₂和3O氧分子，氫分子與氫原子或氫離子結(jié)合生成6H₂，氫分子的數(shù)量被增加了一倍。反應(yīng)式：

外部輸入的CO₂加氫在氫化催化劑上變換成CO，反應(yīng)式：

CO與2H₂或CO₂+3H₂按CH比1:2或1:3在合成甲醇催化劑上合成甲醇。反應(yīng)式：

甲醇產(chǎn)品一半作為反應(yīng)式(1-1)原料制氫氣作為種子氫，可以循環(huán)使用，另一半作為甲醇產(chǎn)品至精制成化工產(chǎn)品。

在反應(yīng)過程中，原料消耗的二氧化碳和水，產(chǎn)出產(chǎn)品是化工產(chǎn)品。

工藝流程圖參照圖2和圖3所示，其中圖2是本發(fā)明的新型合成甲醇的方法的工藝流程第一示意圖；圖3是本發(fā)明的新型合成甲醇的方法的工藝流程第二示意圖。

種子氫3H₂在氫化反應(yīng)器內(nèi)生成4H₂，外部二氧化碳在氫化反應(yīng)器內(nèi)生成2CO。4H₂+2CO進(jìn)入合成甲醇反應(yīng)器在反應(yīng)器內(nèi)合成2CH₃OH，經(jīng)冷卻進(jìn)入氣液分離器分離出液體甲醇和未反應(yīng)氣體經(jīng)壓縮機(jī)加壓循環(huán)進(jìn)入氫化反應(yīng)器。液體甲醇一半在水蒸氣重整反應(yīng)器產(chǎn)生種子氫3H₂，另一半作為產(chǎn)品甲醇。反應(yīng)過程中，原料消耗為二氧化碳和脫鹽水。

本發(fā)明的工藝技術(shù)數(shù)據(jù)：

1、甲醇水蒸氣重整制種子氫

原料：

(1)甲醇 0.58t

2、氫化反應(yīng)

(3)二氧化碳

3、合成甲醇反應(yīng)

上述詳細(xì)了本發(fā)明的一種新型合成甲醇的方法，以下介紹一種新型合成甲醇的系統(tǒng)。

本發(fā)明一種新型合成甲醇的系統(tǒng)，包括甲醇水蒸汽重整制種子氫反應(yīng)器、氫化反應(yīng)器、合成甲醇反應(yīng)器。

圖4是本發(fā)明的新型合成甲醇的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的第一示意圖，圖5是本發(fā)明的新型合成甲醇的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的第二示意圖，圖5更詳細(xì)顯示系統(tǒng)的組成構(gòu)造。

參照圖4，一種新型合成甲醇的系統(tǒng)，包括甲醇水蒸汽重整制種子氫反應(yīng)器401、氫化反應(yīng)器402、合成甲醇反應(yīng)器403。

其中所述甲醇水蒸汽重整制種子氫反應(yīng)器401，用于將甲醇與水蒸氣混合在催化劑下重整生成氫氣作為種子的分子氫；

所述氫化反應(yīng)器402，用于將所述分子氫在氫化催化劑作用下吸附分解為氫原子或氫離子；將所述水蒸氣與所述氫原子或氫離子在氫化催化劑作用下使得水分子被分解為氫分子和氧分子，氫分子與氫原子或氫離子結(jié)合生成氫氣；將輸入的二氧化碳加氫氣在氫化催化劑作用下變換成一氧化碳；

所述合成甲醇反應(yīng)器403，用于將所述一氧化碳與氫氣或?qū)⑺龆趸寂c氫氣按設(shè)定比例在合成甲醇催化劑作用下合成甲醇。

參照圖5，反應(yīng)時(shí)，由外部一臺導(dǎo)熱油爐產(chǎn)生熱量，通過導(dǎo)熱油把熱量傳遞給甲醇水蒸汽重整制種子氫反應(yīng)器1、氫化反應(yīng)器2、合成甲醇反應(yīng)器3、加熱器4、蒸發(fā)器5、過熱器6、加熱器7，導(dǎo)熱油循環(huán)使反應(yīng)溫度在＞225℃－250℃之間。

(1)甲醇和水混合物由計(jì)量泵8、熱交換器9經(jīng)過加熱器4、蒸發(fā)器5、過熱器6進(jìn)入甲醇水蒸汽重整制種子氫反應(yīng)器1，甲醇水蒸汽在反應(yīng)器1內(nèi)部在催化劑作用下轉(zhuǎn)變?yōu)?H₂分子氫，分子氫種為初始的種子氫與水蒸氣等從反應(yīng)器出口進(jìn)入氫化反應(yīng)器與反應(yīng)器內(nèi)部的催化劑上發(fā)生反應(yīng)生成一倍的分子氫。

(2)由外部輸入的二氧化碳原料經(jīng)過加熱器7進(jìn)入氫化反應(yīng)器2與反應(yīng)器內(nèi)部的催化劑上發(fā)生反應(yīng)生成一氧化碳。

一氧化碳和分子氫混合氣體由反應(yīng)器2出口經(jīng)熱交換器9、冷卻器10、11進(jìn)入氣液分離器12、氣罐13，氣體經(jīng)壓縮機(jī)14加壓進(jìn)入儲氣罐15，氣體經(jīng)過電過熱器16，進(jìn)入合成甲醇反應(yīng)器3，壓力在≥5MPa、250℃的條件下，一氧化碳與氫被合成甲醇，甲醇蒸汽從反應(yīng)器3出口經(jīng)減壓器17減壓至0.5Mpa進(jìn)入熱交換器9、冷卻器10、11、氣液分離器12，分離出液體甲醇和未反應(yīng)氣體，未反應(yīng)氣體經(jīng)壓縮回至反應(yīng)器3，如此循環(huán)。

從氣液分離器12底部分離出甲醇一半用于做甲醇水蒸汽制種子氫原料，另一半做為甲醇產(chǎn)品。反應(yīng)過程中輸入的二氧化碳和水，產(chǎn)出的是甲醇產(chǎn)品。

從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明的方法，將甲醇與水蒸氣混合在催化劑下重整生成氫氣作為種子的分子氫；將所述分子氫在氫化催化劑作用下吸附分解為氫原子或氫離子；將所述水蒸氣與所述氫原子或氫離子在氫化催化劑作用下使得水分子被分解為氫分子和氧分子，氫分子與氫原子或氫離子結(jié)合生成氫氣；將輸入的二氧化碳加氫氣在氫化催化劑作用下變換成一氧化碳；最后將所述一氧化碳與氫氣或?qū)⑺龆趸寂c氫氣按設(shè)定比例在合成甲醇催化劑作用下合成甲醇，這樣就比較方便實(shí)現(xiàn)了新型合成甲醇的方法，成本更低，可循環(huán)利用，更具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

綜上所述，本發(fā)明一種新型合成甲醇的方法和系統(tǒng)，其技術(shù)特點(diǎn)是甲醇水蒸汽催化重整制氫為種子氫，種子氫和水蒸汽氫化反應(yīng)器生成一倍的氫氣，為二氧化碳生成甲醇提供了足夠的氫氣，種子氫參與反應(yīng)生成甲醇部分作為循環(huán)使用，無需外部輸入氫原料或甲醇原料。

上述裝置中各個(gè)單元的功能和作用的實(shí)現(xiàn)過程具體詳見上述方法中對應(yīng)步驟的實(shí)現(xiàn)過程，在此不再贅述。

對于裝置實(shí)施例而言，由于其基本對應(yīng)于方法實(shí)施例，所以相關(guān)之處參見方法實(shí)施例的部分說明即可。以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個(gè)地方，或者也可以分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元上。可以根據(jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方案的目的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的情況下，即可以理解并實(shí)施。

以上對本發(fā)明實(shí)施例所提供的技術(shù)方案，進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。