[实用新型]一种集成余热制冷和碳捕集的煤气化制甲醇系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及煤气化制甲醇技术，具体来说是一种集成余热制冷和碳捕集的煤气化制甲醇系统。

背景技术

甲醇是一种洁净的燃料和一碳化工的重要产品。被甲醇广阔的化工和能源应用前景所吸引，世界各国都开始重视发展大型制甲醇技术。目前，国际上一般采用天然气作为生产甲醇的原料。中国受到富煤、贫油、少气的资源结构所限制，因此煤制甲醇工艺(CTM)成为了我国生产甲醇的主要方式。

煤制甲醇核心是气化，该过程通过煤气化产生合成气，合成气经过处理后作为甲醇合成反应的原料；具体包括以下单元：煤气化、合成气洗涤、水煤气变换、脱硫脱碳净化(含硫回收)、甲醇合成及精馏等。

大型煤制甲醇技术的发展一直受到能耗高、碳排放量大这两个因素所限制。普遍认为，碳捕集(CC)技术能够显著减少煤制甲醇过程的碳排放。可是，碳捕集过程需要消耗额外的捕集能耗，这使高能耗的煤制甲醇过程雪上加霜。带有碳捕集过程的煤制甲醇流程简图如图1：水煤浆经过德士古气化单元1产生粗合成气，粗合成气经过变换单元3调整碳氢比，合成气中的CO₂和H₂S被酸性气体净化单元4移除，多级压缩单元6把CO₂压缩成液态输送到其他工艺或进行储存，H₂S被克劳斯单元7回收成硫磺副产品，净合成气经过甲醇合成及精馏单元5产生甲醇产品。

煤气化制甲醇过程能耗大的重要原因之一是，酸性气体脱除单元4和CO₂多级压缩单元7都需要大量额外的冷能来完成其工艺过程，前者更需要-40～-50℃的低温冷量。而一般的煤制甲醇流程如图1，压缩制冷站8消耗大量电能制取冷量来满足酸性气体脱除单元4和CO₂多级压缩单元6的冷耗，因此导致电耗过大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服以上现有技术存在的不足，提供了一种减少冷却系统的负荷，节约能源的集成余热制冷和碳捕集的煤气化制甲醇系统。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种集成余热制冷和碳捕集的煤气化制甲醇系统，包括依次连接的德士古气化单元、除尘净化单元、水煤气变换单元、酸性气体脱除单元和甲醇合成及精馏单元，同时所述酸性气体脱除单元的硫排放口和CO₂排放口分别连接有硫回收单元和CO₂多级压缩单元；还包括余热制冷单元，所述水煤气变换单元的蒸汽出口与余热制冷单元的蒸汽入口连接，所述余热制冷单元的冷水出口与酸性气体脱除单元的冷却水进口连接或所述余热制冷单元的冷水出口同时与CO₂多级压缩单元的冷却水进口、酸性气体脱除单元的冷却水进口连接；所述CO₂多级压缩单元的过热水出口与水煤气变换单元的废热锅炉进水口连接。

优选的，所述余热制冷单元包括发生器、冷凝器、冷量回收器、蒸发器、吸收器、溶液换热器和泵；所述发生器的蒸汽入口与水煤气变换单元的蒸汽出口连接，所述蒸发器的冷水出口与酸性气体脱除单元的冷却水进口连接或所述蒸发器的冷水出口同时与CO₂多级压缩单元的冷却水进口、酸性气体脱除单元的冷却水进口连接；

所述发生器的氨气出口与冷凝器的热端进口连接，所述冷凝器的热端出口与冷量回收器的热端入口连接，所述冷量回收器通过膨胀阀与蒸发器的氨气进口连接，所述蒸发器的氨气出口与冷量回收器的冷端入口连接，所述冷量回收器的冷端出口与吸收器的氨气进口连接，所述吸收器的氨水出口通过泵与溶液换热器的氨水进口连接，所述溶液换热器的氨水进口与发生器的浓氨水进口连接；所述发生器的稀氨水出口与溶液换热器的热端入口连接，所述溶液换热器的热端出口通过溶液减压阀与吸收器的喷撒头连接。

优选的，所述吸收器的器壳内或器壳外设有吸收冷却器。

优选的，所述水煤气变换单元包括第一变换反应器、第二变换反应器、第一废热锅炉、第二废热锅炉、第一汽包和第二汽包，所述第一变换反应器的进气口与除尘净化单元连接，所述第一变换反应器的出气口与第一废热锅炉的热端进口连接，所述第一废热锅炉的热端出口与第二变换反应器的进气口连接，所述第二变换反应器的出气口与第二废热锅炉的热端进口连接，所述第二废热锅炉的热端出口与酸性气体脱除单元的合成气体进口连接；