[发明专利]一种动态调节电解制氢与煤制甲醇耦合的系统及其工作方法

说明书

本发明公开的一种动态调节电解制氢与煤制甲醇耦合的系统及其工作方法，属于煤化工技术领域。包括水煤浆制备单元、空分单元、储氧单元、煤气化单元、水煤气变换单元、低温甲醇洗单元、配气单元、甲醇合成单元、甲醇精馏单元、余热发电及蒸汽回收单元、配电单元、供水单元、电解制氢单元和储氢单元。本发明能够实现甲醇产量的提高与CO₂排放的降低，实现煤炭资源的充分利用与能量的高效利用；同时能够动态地调节电解制氢与水煤气变换单元的负荷，使之与可再生电能供应量相匹配，实现可再生电能的消纳与甲醇产量的增加。

技术领域

本发明属于煤化工技术领域，具体涉及一种动态调节电解制氢与煤制甲醇耦合的系统及其工作方法。

背景技术

随着全球经济的不断发展，源于人类活动的CO₂排放量逐年上升，截至2020年，全球大气CO₂平均浓度已达412ppm，由CO₂等温室气体引起的全球气候变化给人类的持续发展带来了重大挑战。为应对全球气候变化带来的影响，各国签署了《京都议定书》和《巴黎协定》等多个应对全球气候变化的协议，旨在逐步减少温室气体排放，将本世纪全球平均气温升高控制在2℃以内。

甲醇是重要的基础化工产品，因甲醇合成主要依靠煤制甲醇技术，单位产品CO₂排放量为3.4～5.4吨CO₂/吨甲醇，因此每年煤制甲醇行业CO₂排放量超2亿吨，是主要的工业碳排放源之一，也是具有巨大减排潜力的行业之一。传统煤制甲醇装置在煤气化过程后产生的CO与H₂比例较高，不适于直接进行甲醇合成，因此需要通过水煤气变换，使CO与H₂O发生产应生成氢气与CO₂以提高H₂的比例，在此过程中需要消耗部分能量并消耗大量原本可用于甲醇合成的CO，因此造成能耗高与原料利用率低的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种动态调节电解制氢与煤制甲醇耦合的系统及其工作方法，能够实现甲醇产量的提高与CO₂排放的降低，实现煤炭资源的充分利用与能量的高效利用；同时能够动态地调节电解制氢与水煤气变换单元的负荷，使之与可再生电能供应量相匹配，实现可再生电能的消纳与甲醇产量的增加。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种动态调节电解制氢与煤制甲醇耦合的系统，包括水煤浆制备单元、空分单元、储氧单元、煤气化单元、水煤气变换单元、低温甲醇洗单元、配气单元、甲醇合成单元、甲醇精馏单元、余热发电及蒸汽回收单元、配电单元、供水单元、电解制氢单元和储氢单元；

水煤浆制备单元的出口与煤气化单元的原料入口连接，空分单元的氧气出口与储氧单元的入口连接，储氧单元的氧气出口与煤气化单元的氧气入口连接，煤气化单元的出口分别与水煤气变换单元和低温甲醇洗单元的入口连接，水煤气变换单元的出口与低温甲醇洗单元的入口连接，低温甲醇洗单元的煤气出口与配气单元的煤气入口连接，配气单元的出口与甲醇合成单元的入口连接，甲醇合成单元的出口与甲醇精馏单元的入口连接，煤气化单元、低温甲醇洗单元和甲醇合成单元分别通过余热管路与余热发电及蒸汽回收单元连接，余热发电及蒸汽回收单元通过输电线路与配电单元连接，余热发电及蒸汽回收单元的冷凝水出口与供水单元的入口连接，配电单元通过电源接口与电网连接，并且通过输电线路与电解制氢单元连接，供水单元的出口与电解制氢单元的纯水入口连接，电解制氢单元的氧气出口与储氧单元的入口连接，电解制氢单元的氢气出口与储氢单元的入口连接，储氢单元的氢气出口与配气单元的氢气入口连接。

优选地，煤气化单元的出口连接有三通控制阀，三通控制阀的第一出口和第二出口分别与水煤气变换单元和低温甲醇洗单元的入口连接。

优选地，储氧单元与煤气化单元之间的管路上设有氧气控制阀，水煤浆制备单元与煤气化单元之间的管路上设有水煤浆控制阀。