本發(fā)明屬于清潔能源，具體涉及一種新型沼氣制綠色甲醇裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、沼氣是一種含有多種氣體的混合物，其主要成分包括甲烷、二氧化碳、氮?dú)?、氫氣、氧氣和硫化氫，其中甲烷（ch4）是沼氣的主要成分，占比在50%～80%之間，是一種無(wú)色、無(wú)味的氣體，具有高熱值，是沼氣作為能源利用的主要來(lái)源；二氧化碳（co2）在沼氣中的占比約為20%～40%，二氧化碳是沼氣發(fā)酵過(guò)程中的副產(chǎn)物之一，對(duì)沼氣的熱值和燃燒性能有一定影響；氮?dú)猓╪2）占比在0%～5%之間，主要來(lái)自原料中的空氣殘留或微生物代謝過(guò)程；氫氣（h2）含量小于1%，氫氣在沼氣發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生，但其含量相對(duì)較低；氧氣（o2）含量小于0.4%；硫化氫（h2s）含量在0.1%～3%之間，硫化氫是沼氣發(fā)酵過(guò)程中的一種有害氣體，具有刺激性臭味和毒性，對(duì)環(huán)境和人體健康有一定危害。

2、傳統(tǒng)的甲醇生產(chǎn)方式主要依賴(lài)于煤炭等化石燃料，這些燃料的燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳和其他溫室氣體，對(duì)環(huán)境造成不利影響。而沼氣制甲醇則可以利用生物質(zhì)資源中的碳元素，通過(guò)生物化學(xué)過(guò)程轉(zhuǎn)化為甲醇，從而減少了對(duì)化石燃料的依賴(lài)和碳排放量。中國(guó)專(zhuān)利cn113527052a的一種沼氣制甲醇工藝，其在依托電加熱式轉(zhuǎn)換爐的基礎(chǔ)上，將粗甲醇分離器上部分離出的合成氣分股返回合成氣壓縮機(jī)進(jìn)口和原料換熱器進(jìn)口，回收合成氣中的有效氣，沼氣中的甲烷利用率可達(dá)95％以上；轉(zhuǎn)化爐進(jìn)口原料氣預(yù)熱采用電加熱器，可靈活調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化爐進(jìn)口原料氣溫度；轉(zhuǎn)化爐出口高溫轉(zhuǎn)化氣用于產(chǎn)中壓蒸汽、過(guò)熱中壓蒸汽，裝置自產(chǎn)中壓過(guò)熱蒸汽全部用于配汽，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化爐進(jìn)口水汽比，不需要消耗外來(lái)蒸汽，降低了能耗、提高了能源利用率；該現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)化爐采用電加熱方式提供反應(yīng)所需的熱量，與傳統(tǒng)的明火加熱爐相比，不需要消耗燃料氣，不需要排放煙氣，省掉了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)化爐復(fù)雜的燃燒控制系統(tǒng)和煙氣余熱回收控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了工藝流程。

3、在該現(xiàn)有技術(shù)中，雖然通過(guò)高溫能夠使甲烷重整反應(yīng)的速率加快，然而較高的溫度在加快反應(yīng)速率的同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)后設(shè)備內(nèi)部積碳，進(jìn)而需要頻繁的對(duì)設(shè)備進(jìn)行清理和更換反應(yīng)用的催化劑，導(dǎo)致了效率較低和生產(chǎn)成本較高?；诖耍岢隽艘环N新型沼氣制綠色甲醇裝置及方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種新型沼氣制綠色甲醇裝置及方法。

2、本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種新型沼氣制綠色甲醇方法，其特征在于：包括以下步驟：

4、s1：原料氣輸入原料氣壓縮機(jī)加壓至1.3mpag，再通過(guò)轉(zhuǎn)化爐初次對(duì)流段預(yù)熱到330℃；

5、s2：進(jìn)入加氫反應(yīng)器進(jìn)行烯烴飽和除去烯烴和氧氣，之后進(jìn)入氧化鋅脫硫反應(yīng)器脫除多余的硫化氫氣體；

6、s3：精制后的原料氣和鍋爐輸出的水蒸汽混合，再通過(guò)轉(zhuǎn)化爐二次對(duì)流段進(jìn)行二次預(yù)熱到600℃并進(jìn)行初次轉(zhuǎn)化反應(yīng)；

7、s4：將二次預(yù)熱后的氣體輸送至轉(zhuǎn)化爐輻射段的910℃環(huán)境下進(jìn)行二次轉(zhuǎn)化反應(yīng)；

8、s5：在等溫甲醇合成塔進(jìn)行甲醇合成。

9、進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)化爐初次對(duì)流段中設(shè)置有鎳基催化劑，所述轉(zhuǎn)化爐二次對(duì)流段中設(shè)置有轉(zhuǎn)性鎳基催化劑。

10、進(jìn)一步的，在所述s4與所述s5之間，還包括s401：合成氣依次經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化氣蒸汽發(fā)生器和鍋爐給水預(yù)熱器，然后在中變氣水冷卻器中將合成氣冷卻至40℃，經(jīng)過(guò)中變氣分水罐分離液態(tài)水。

11、進(jìn)一步的，還包括s402：將所述中變氣分水罐輸出的合成氣通過(guò)吸附塔脫除一部分二氧化碳，然后通過(guò)合成氣壓縮機(jī)加壓至6mpag，與通過(guò)馳放氣壓縮機(jī)循環(huán)的馳放氣進(jìn)行混合，進(jìn)入塔前換熱器預(yù)熱到215℃，進(jìn)入等溫甲醇合成塔合成甲醇并再次通過(guò)塔前換熱器和甲醇水冷器冷卻至40℃。

12、進(jìn)一步的，還包括s403：進(jìn)入甲醇分離洗滌塔，使頂部氣相馳放氣進(jìn)行循環(huán)，塔底的甲醇經(jīng)過(guò)膨脹槽緩沖后進(jìn)入甲醇精餾塔進(jìn)行精餾，精餾塔由預(yù)精餾塔、加壓精餾塔和常壓精餾塔組成。

13、一種新型沼氣制綠色甲醇裝置，適用于一種新型沼氣制綠色甲醇方法，所述轉(zhuǎn)化爐包括殼體、內(nèi)膽、燃燒器、對(duì)流管和輻射管，所述內(nèi)膽設(shè)置于所述殼體內(nèi)，所述燃燒器設(shè)置于所述內(nèi)膽內(nèi)，所述對(duì)流管環(huán)繞設(shè)置于所述內(nèi)膽外部，所述輻射管連通所述對(duì)流管且貫穿所述內(nèi)膽并設(shè)置于所述內(nèi)膽內(nèi)，所述內(nèi)膽底部設(shè)置有對(duì)流孔連通至內(nèi)膽外部，所述殼體上設(shè)置有排氣口用于排出所述燃燒器燃燒生成的高溫氣體，所述對(duì)流管和所述輻射管內(nèi)分別設(shè)置有初次催化器和二次催化器。

14、進(jìn)一步的，所述對(duì)流管包括初次對(duì)流管和二次對(duì)流管，所述初次對(duì)流管于所述內(nèi)膽側(cè)壁分離設(shè)置，所述二次對(duì)流管與所述內(nèi)膽貼合設(shè)置，所述初次催化器設(shè)置于所述二次對(duì)流管中，所述初次對(duì)流管輸出端連通至所述加氫反應(yīng)器中，所述二次對(duì)流管輸入端連通至所述氧化鋅脫硫反應(yīng)器中，所述二次對(duì)流管輸出端與所述輻射管連通。

15、進(jìn)一步的，所述初次催化器轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置于所述二次對(duì)流管中，所述初次催化器上設(shè)置有若干由圓心貫穿至輪緣面的傾斜氣道，所述傾斜氣道中的氣流沖擊所述反推口用于推動(dòng)所述初次催化器轉(zhuǎn)動(dòng)。

16、進(jìn)一步的，所述二次對(duì)流管中處于所述初次催化器若干所述傾斜氣道對(duì)應(yīng)位置上設(shè)置有若干反推口，若干所述反推口用于反推經(jīng)過(guò)所述傾斜氣道中的氣流。

17、進(jìn)一步的，所述初次催化器的下游一端設(shè)置有若干個(gè)與所述二次對(duì)流管轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置的滾珠。

18、本發(fā)明的有益效果為：

19、（1）在通過(guò)甲烷制備一氧化碳和氫氣的過(guò)程中，通過(guò)兩次轉(zhuǎn)化反應(yīng)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，兩次轉(zhuǎn)化反應(yīng)的順序依次升高反應(yīng)溫度，初次溫度較低的轉(zhuǎn)化反應(yīng)，當(dāng)原料氣中甲烷的濃度較高時(shí)只對(duì)原料氣中部分甲烷進(jìn)行轉(zhuǎn)化成氫氣、一氧化碳和二氧化碳，部分沒(méi)有反應(yīng)的甲烷則通過(guò)后續(xù)的二次轉(zhuǎn)化反應(yīng)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，在反應(yīng)速率降低的同時(shí)可以減少積碳，由于二次轉(zhuǎn)化反應(yīng)的溫度更高，因此反應(yīng)速率更快，初次轉(zhuǎn)化反應(yīng)的催化劑上附著的部分積碳也會(huì)隨著原料氣的流動(dòng)而被吹動(dòng)并向二次轉(zhuǎn)化反應(yīng)的輻射段移動(dòng)，在這個(gè)過(guò)程中輻射段的溫度達(dá)到910℃，達(dá)到了碳的燃點(diǎn)，因此被吹落的碳在輻射段又重新反應(yīng)生成一氧化碳或者二氧化碳，則能夠避免碳吸附在二次轉(zhuǎn)化反應(yīng)的催化劑上；

20、（2）原料氣進(jìn)入初次催化器內(nèi)后，一部分經(jīng)過(guò)空腔并與空腔內(nèi)的催化劑進(jìn)行反應(yīng)，另一部分則通過(guò)傾斜氣道，使進(jìn)入傾斜氣道內(nèi)的原料氣撞擊二次對(duì)流管內(nèi)壁并使初次催化器轉(zhuǎn)動(dòng)，使處于內(nèi)部的催化劑形成翻動(dòng)，而經(jīng)過(guò)的原料氣一方面與催化劑進(jìn)行反應(yīng)，另一方面能將催化劑表面粘附的部分積碳吹落并在原料氣氣流作用下向輻射管內(nèi)的二次催化器方向移動(dòng)，而對(duì)流管為從下至上環(huán)繞在內(nèi)膽外側(cè)，并連接至輻射管頂部，原料氣在進(jìn)入輻射管內(nèi)后為由上至下移動(dòng)，二次催化器則設(shè)置于輻射管中下部，使輻射管中上部用于對(duì)碳的燃燒使其成為一氧化碳或者二氧化碳。

技術(shù)特征：

1.一種新型沼氣制綠色甲醇方法，其特征在于：包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型沼氣制綠色甲醇方法，其特征在于：所述轉(zhuǎn)化爐初次對(duì)流段中設(shè)置有鎳基催化劑，所述轉(zhuǎn)化爐二次對(duì)流段中設(shè)置有轉(zhuǎn)性鎳基催化劑。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型沼氣制綠色甲醇方法，其特征在于：在所述s4與所述s5之間，還包括s401：合成氣依次經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化氣蒸汽發(fā)生器和鍋爐給水預(yù)熱器，然后在中變氣水冷卻器中將合成氣冷卻至40℃，經(jīng)過(guò)中變氣分水罐分離液態(tài)水。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型沼氣制綠色甲醇方法，其特征在于：還包括s402：將所述中變氣分水罐輸出的合成氣通過(guò)吸附塔脫除一部分二氧化碳，然后通過(guò)合成氣壓縮機(jī)加壓至6mpag，與通過(guò)馳放氣壓縮機(jī)循環(huán)的馳放氣進(jìn)行混合，進(jìn)入塔前換熱器預(yù)熱到215℃，進(jìn)入等溫甲醇合成塔合成甲醇并再次通過(guò)塔前換熱器和甲醇水冷器冷卻至40℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種新型沼氣制綠色甲醇方法，其特征在于：還包括s403：進(jìn)入甲醇分離洗滌塔，使頂部氣相馳放氣進(jìn)行循環(huán)，塔底的甲醇經(jīng)過(guò)膨脹槽緩沖后進(jìn)入甲醇精餾塔進(jìn)行精餾，精餾塔由預(yù)精餾塔、加壓精餾塔和常壓精餾塔組成。

6.一種新型沼氣制綠色甲醇裝置，適用于權(quán)利要求5中所述的一種新型沼氣制綠色甲醇方法，其特征在于：所述轉(zhuǎn)化爐包括殼體、內(nèi)膽、燃燒器、對(duì)流管和輻射管，所述內(nèi)膽設(shè)置于所述殼體內(nèi)，所述燃燒器設(shè)置于所述內(nèi)膽內(nèi)，所述對(duì)流管環(huán)繞設(shè)置于所述內(nèi)膽外部，所述輻射管連通所述對(duì)流管且貫穿所述內(nèi)膽并設(shè)置于所述內(nèi)膽內(nèi)，所述內(nèi)膽底部設(shè)置有對(duì)流孔連通至內(nèi)膽外部，所述殼體上設(shè)置有排氣口用于排出所述燃燒器燃燒生成的高溫氣體，所述對(duì)流管和所述輻射管內(nèi)分別設(shè)置有初次催化器和二次催化器。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種新型沼氣制綠色甲醇裝置，其特征在于：所述對(duì)流管包括初次對(duì)流管和二次對(duì)流管，所述初次對(duì)流管于所述內(nèi)膽側(cè)壁分離設(shè)置，所述二次對(duì)流管與所述內(nèi)膽貼合設(shè)置，所述初次催化器設(shè)置于所述二次對(duì)流管中，所述初次對(duì)流管輸出端連通至所述加氫反應(yīng)器中，所述二次對(duì)流管輸入端連通至所述氧化鋅脫硫反應(yīng)器中，所述二次對(duì)流管輸出端與所述輻射管連通。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種新型沼氣制綠色甲醇裝置，其特征在于：所述初次催化器轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置于所述二次對(duì)流管中，所述初次催化器上設(shè)置有若干由圓心貫穿至輪緣面的傾斜氣道，若干所述傾斜氣道用于推動(dòng)所述初次催化器轉(zhuǎn)動(dòng)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種新型沼氣制綠色甲醇裝置，其特征在于：所述二次對(duì)流管中處于所述初次催化器若干所述傾斜氣道對(duì)應(yīng)位置上設(shè)置有若干反推口，若干所述反推口與所述傾斜氣道內(nèi)氣體的流動(dòng)方向相垂直，所述傾斜氣道中的氣流沖擊所述反推口用于推動(dòng)所述初次催化器轉(zhuǎn)動(dòng)。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種新型沼氣制綠色甲醇裝置，其特征在于：所述初次催化器的下游一端設(shè)置有若干個(gè)與所述二次對(duì)流管轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置的滾珠。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于清潔能源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型沼氣制綠色甲醇裝置及方法，包括以下步驟：S1：原料氣輸入原料氣壓縮機(jī)加壓至1.3MPaG，再通過(guò)轉(zhuǎn)化爐初次對(duì)流段預(yù)熱到330℃；S2：進(jìn)入加氫反應(yīng)器進(jìn)行烯烴飽和除去烯烴和氧氣，之后進(jìn)入氧化鋅脫硫反應(yīng)器脫除多余的硫化氫氣體；S3：精制后的原料氣和鍋爐輸出的水蒸汽混合，再通過(guò)轉(zhuǎn)化爐二次對(duì)流段進(jìn)行二次預(yù)熱到600℃并進(jìn)行初次轉(zhuǎn)化反應(yīng)；S4：將二次預(yù)熱后的氣體輸送至轉(zhuǎn)化爐輻射段的910℃環(huán)境下進(jìn)行二次轉(zhuǎn)化反應(yīng)；S5：在等溫甲醇合成塔進(jìn)行甲醇合成；本發(fā)明能夠在通過(guò)沼氣制備甲醇過(guò)程中減少催化劑的積碳，避免頻繁更換催化劑，提高工作效率的同時(shí)降低使用成本。

技術(shù)研發(fā)人員：孫健,靳志達(dá),任曉?xún)?br/>受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海漢興能源科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19