[发明专利]一种集装箱式电解水制甲醇系统

说明书

本申请涉及一种集装箱式电解水制甲醇系统，包括纯水制备系统、电解水制氢系统、氢气储存系统、二氧化碳储存系统、二氧化碳加氢制甲醇系统、甲醇储存系统、电气柜、操作柜、温度控制系统、消防系统；所述纯水制备系统产生的纯水通入所述电解水制氢系统内，通过电解方式制取氢气，并通入所述氢气储存系统中，所述氢气储存系统中的氢气和所述二氧化碳储存系统中的二氧化碳气体一起通入所述二氧化碳加氢制甲醇系统中，制成甲醇产品并通入甲醇储存系统中。本发明具有小型化、模块化、可移动、可随时启停等技术优势，更加适应于新能源场站、有源配电网等剩余电量消纳的场景。

技术领域

本申请属于甲醇制备技术领域，尤其是涉及一种集装箱式电解水制甲醇系统。

背景技术

目前环境问题受到越来越多的重视，我国在未来一段时间内都将“大力发展新能源”、“加快建设新型电力系统”，“到2030年，非化石能源消费比重达到25％左右，单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降65％以上，顺利实现2030年前碳达峰目标”(引自2021年10月26日国务院印发的《2030年前碳达峰行动方案》)。新能源发电的大规模接入，迫使电网迎来新的挑战，电化学储能、氢储能被视为维护电网稳定运行的主要技术手段之一。然而，电化学储能投资大、储能容量固定、安全性问题突出，氢储能技术中储氢成本高、运输不便等问题，制约了储能技术在电网中的大规模应用。甲醇被称为“液态阳光”，将甲醇作为中间载体，完成电能向化学能的转变和储存，也是目前最有希望推广的技术之一。

另外，随着全国“整县光伏”建设的不断深入，有源配电网、系能源发电过剩等问题会逐步凸显，如何保障电网稳定、消纳剩余电量，成为亟待解决的问题。利用新能源剩余电量电解水制氢气，再利用捕集的二氧化碳加氢合成甲醇，可以较好地实现电网调节效果，在新能源发电不足时，也可以通过甲醇燃料电池发电等技术手段支撑电网运行。新能源发电制甲醇技术在将来新能源占比较高的情况下，具有较高的实际应用价值，对于新能源消纳、二氧化碳减排与再利用、配电网稳定运行等方面可以发挥较大的作用。

目前国内已有年产千吨级的二氧化碳加氢制甲醇示范工程投入运行，但是在面对县域乃至单个新能源发电厂层面，很难投资上亿新建一座甲醇合成工厂。因此，本发明提出了一种集装箱式的电解水制甲醇系统，实现投资低、可移动、应用灵活等特点。

申请号为CN202210043023.5的专利公开了一种二氧化碳加氢制甲醇的方法，提出采用两个反应器串联，二氧化碳和甲醇首先在第一个反应器内实现部分二氧化碳的转化。随后，将在第一个反应器内未转化的二氧化碳、氢气和产生的一氧化碳引入第二个反应器继续进行反应。在第二个反应器内，大部分的二氧化碳、氢气和一氧化碳能够转化成甲醇，小部分未转化的二氧化碳、氢气和一氧化碳则通过循环再返回第二个反应器继续反应，从而实现高的二氧化碳单程转化率。然而，该系统反应温度和压力偏高，并且反应系统占地面积大，不适合分布式小型化应用场景。

申请号为CN201810701315.7的专利公开了一种低温合成甲醇的方法，是在还原性气体气氛中对催化剂进行升温预处理，降温至室温后，再切换至二氧化碳和氢气的混合气氛中进行二氧化碳加氢制甲醇的反应。然而，该方法并未涉及到反应装置的设计与应用领域。

申请号为CN202111385958.3的专利公开了一种二氧化碳加氢制甲醇的方法及其应用，是将反应原料气体和催化剂进行接触，研磨以使反应原料气体在催化剂的作用下进行反应，得到所述甲醇。本发明提供的二氧化碳加氢制甲醇的方法，采用机械研磨配合常用的催化剂进行催化反应，显著降低反应温度，提高二氧化碳的转化率和甲醇的选择性，并延长了催化剂的使用寿命。然而，该方法反应物的流量过小，仅适合实验室内的小型反应，并不适应工业现场连续生产的应用场景。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为解决现有技术中的不足，从而提供一种集装箱式电解水制甲醇系统，该系统可针对新能源场站、有源配电网等区域的剩余电量，进行消纳并转化为甲醇产品。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种集装箱式电解水制甲醇系统，包括：