CN113956131A - 一种通过煤化工与绿氢耦合实现甲醇/乙二醇联产的方法 - Google Patents

一种通过煤化工与绿氢耦合实现甲醇/乙二醇联产的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及碳中和节能减排领域，具体公开了一种通过煤化工与绿氢耦合实现甲醇/乙二醇联产的方法。所述装置包括发电系统、储能装置、电解水制氢装置、储氢装置、氢气压缩、煤气化装置、空气分离装置、热回收装置、净化装置、气体分离装置、甲醇装置、酯化装置、羰化装置及加氢装置。本发明通过对发电系统、储能装置、电解水制氢装置、储氢装置的综合利用，实现了氢气的绿色生产和可靠供应，替代了煤气化产生的氢气，降低了煤制甲醇及乙二醇的碳排放量，提高了煤中碳元素的有效利用率。

Description

一种通过煤化工与绿氢耦合实现甲醇/乙二醇联产的方法
技术领域
本发明涉及化工领域，属于一种制备甲醇/乙二醇的方法，具体涉及一种通过煤化工与绿氢耦合实现甲醇/乙二醇联产的方法。
背景技术
近年来，随着我国聚酯工业的发展快速，我国乙二醇的消费量不断增加。其中，煤制乙二醇是生产乙二醇的重要合成路线，其产能增量占乙二醇新建及扩建总产能的约70％。目前的煤制乙二醇采用的流程为：煤与空分装置来的高压氧气反应生产合成气；合成气分为三股，一股经深度变换，去除酸性气后送至PSA制氢装置，得到氢气产品，一股经过部分变换及净化后，与深度变换气配气，得到满足甲醇合成需求的合成气，送至甲醇装置得到甲醇产品，另一股经过热回收及净化后，送至深冷分离得到一氧化碳气体；甲醇与空分装置来的低压氧气及羰化装置来的一氧化氮一起送至酯化装置，发生氧化酯化反应，生成亚硝酸甲酯；亚硝酸甲酯与深冷分离得到的一氧化碳送至羰化装置，生成草酸二甲酯；草酸二甲酯与PSA制氢装置来的氢气送至加氢装置，反应得到乙二醇产品。该流程工艺复杂，尤其在生产氢气的过程中，产生了大量的二氧化碳，增加了工艺过程的碳排放，降低了煤中碳元素的利用率。
根据我国“碳达峰”“碳中和”的目标要求，我国到2060年的碳排放总量需要控制在30亿吨，因此对于如何减少煤制乙二醇过程中的碳排放量成为制约行业发展的瓶颈。
发明内容
针对目前煤制乙二醇流程中存在的碳排放量大的问题，本发明提供一种通过煤化工与绿氢耦合实现甲醇/乙二醇联产的方法。本发明采用电解水产生的绿氢代替了煤气化产生的灰氢，可以降低生产乙二醇的煤耗，同时提高了煤炭中碳元素的利用率，降低了碳排放量。
一种通过煤化工与绿氢耦合实现甲醇/乙二醇联产的方法，包括如下步骤：
(1)空分装置产生的高压氧气与煤在煤气化装置反应，得到合成气；合成气送至热回收装置回收热量，出热回收装置的合成气送至净化装置，除去酸性气，得到净化气；净化气分为两股，一股作为原料气送至甲醇装置，另一股送至气体分离装置得到氢气和一氧化碳；
(2)发电系统产生的电能一部分送至电解水制氢装置，剩余部分送至储能装置进行储存；电解水制氢装置通过电解得到氢气和氧气，氢气一部分送至储氢装置进行储存，另一部分送至氢气压缩装置；
(3)电解得到的氧气与甲醇装置产生的甲醇以及羰化装置产生的一氧化氮作为原料送至酯化装置得到亚硝酸甲酯(MN)，经氢气压缩装置压缩的氢气送至甲醇装置作为原料气的一部分；
(4)出酯化装置的亚硝酸甲酯送至羰化装置，与气体分离装置来的一氧化碳一起反应生成草酸二甲酯；草酸二甲酯与气体分离装置来的氢气和部分经电解水并压缩的氢气一起送至加氢装置，得到乙二醇产品。
氢气的来源有两个，一个是电解水的氢气，这个氢气因为压力较低，因此需要经过压缩增压，另一股是从气体分离来的，因为煤气化产生的合成气中本身就含有氢气和一氧化碳，由于羰化装置需要一氧化碳，而加氢装置需要氢气，因此需要将这两种气体分离，再送到下游装置。
本发明采用电解水产生的绿氢代替了煤气化产生的灰氢，可以降低生产乙二醇的煤耗，同时提高了煤炭中碳元素的利用率，降低了碳排放量。根据估算，若采用本发明的流程生产同等规模的乙二醇，可比传统煤制乙二醇节省原料煤约50％，煤种碳元素的利用率可由约40％提高到约80％，碳排放量减少约80％。同时电解水产生的低压氧气可供生产乙二醇使用，降低了空分装置的负荷，实现了工艺过程的绿色节能。本发明设置了储能装置和储氢装置，当发电系统无法正常运行时，可以保证氢气和氧气的连续供应，满足生产的连续性要求。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种通过煤化工与绿氢耦合实现甲醇/乙二醇联产的装置，包括发电系统、储能装置、电解水制氢装置、储氢装置、氢气压缩、煤气化装置、空气分离装置、热回收装置、净化装置、气体分离装置、甲醇装置、酯化装置、羰化装置及加氢装置。
所述的发电系统为可再生能源发电系统。所述可再生能源发电系统为水力发电系统、风力发电系统、太阳能发电系统、核能发电系统、生物质发电系统、地热发电系统、潮汐发电系统或海浪发电系统中的一种或多种。
所述的电解水制氢装置由一个或多个电解水单元组成，每个电解水单元包括电解水槽、气体处理系统。
一种通过煤化工与绿氢耦合实现甲醇/乙二醇联产的方法，包括如下步骤：
(1)空分装置产生的高压氧气与煤在煤气化装置反应，得到合成气；
(2)合成气送至热回收装置回收热量，出热回收装置的合成气送至净化装置，除去酸性气，得到净化气；
(3)净化气分为两股，一股作为原料气送至甲醇装置，另一股送至气体分离装置得到氢气和一氧化碳；
(4)发电系统产生的电能一部分送至电解水制氢装置，剩余部分送至储能装置进行储存；
(5)通过电解得到氢气和氧气，氢气一部分送至储氢装置进行储存，另一部分送至氢气压缩装置；
(6)电解得到的氧气与甲醇装置产生的甲醇以及羰化装置产生的一氧化氮作为原料送至酯化装置得到亚硝酸甲酯(MN)，经氢气压缩装置压缩的氢气送至甲醇装置作为原料气的一部分；
(7)出酯化装置的亚硝酸甲酯(MN)送至羰化装置，与气体分离装置来的一氧化碳一起反应生成草酸二甲酯(DMO)；
(8)草酸二甲酯(DMO)与气体分离装置来的氢气和部分经电解水并压缩的氢气一起送至加氢装置，得到乙二醇产品。
以上所述，仅仅是本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种通过煤化工与绿氢耦合实现甲醇/乙二醇联产的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)空分装置产生的高压氧气与煤在煤气化装置反应，得到合成气；合成气送至热回收装置回收热量，出热回收装置的合成气送至净化装置，除去酸性气，得到净化气；净化气分为两股，一股作为原料气送至甲醇装置，另一股送至气体分离装置得到氢气和一氧化碳；
(2)发电系统产生的电能一部分送至电解水制氢装置，剩余部分送至储能装置进行储存；电解水制氢装置通过电解得到氢气和氧气，氢气一部分送至储氢装置进行储存，另一部分送至氢气压缩装置；
(3)电解得到的氧气与甲醇装置产生的甲醇以及羰化装置产生的一氧化氮作为原料送至酯化装置得到亚硝酸甲酯(MN)，经氢气压缩装置压缩的氢气送至甲醇装置作为原料气的一部分；
(4)出酯化装置的亚硝酸甲酯送至羰化装置，与气体分离装置来的一氧化碳一起反应生成草酸二甲酯；草酸二甲酯与气体分离装置来的氢气和部分经电解水并压缩的氢气一起送至加氢装置，得到乙二醇产品。
2.如权利要求1所述的一种通过煤化工与绿氢耦合实现甲醇/乙二醇联产的方法，其特征在于所述的发电系统为水力发电系统、风力发电系统、太阳能发电系统、核能发电系统、生物质发电系统、地热发电系统、潮汐发电系统或海浪发电系统中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的一种通过煤化工与绿氢耦合实现甲醇/乙二醇联产的方法，其特征在于所述的电解水制氢装置由一个或多个电解水单元组成，每个电解水单元包括电解水槽、气体处理系统。
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