[发明专利]一种耦合CO2

说明书

本发明提供一种耦合COsubgt;2/subgt;加氢制甲醇的工艺方法，富氢尾气经过净化提纯获得净化的氢气；对锅炉尾气中的COsubgt;2/subgt;气体进行捕集、净化获得净化的COsubgt;2/subgt;气体，将净化的COsubgt;2/subgt;气体分为n股；将净化的氢气和第一股净化的COsubgt;2/subgt;气体分别进入第一甲醇合成单元中进行反应得到粗甲醇，经第一甲醇合成单元反应后的气体产物与第二股净化的COsubgt;2/subgt;气体分别进入第二甲醇合成单元中进行反应得到粗甲醇，依次类推，粗甲醇进入下游的甲醇精制单元。全流程工艺简单、易于操作，反应条件温和，COsubgt;2/subgt;单程转化率高，不需设置循环气压缩机，综合能耗低，既可以提高工业尾气的附加值，又降低了碳排放，并显著降低甲醇生产成本，尤其适用于百万吨级以上的甲醇生产装置。

技术领域

本发明属于碳中和减碳技术领域，具体涉及一种耦合CO₂加氢制甲醇的工艺方法。

背景技术

人类对化石能源的大量消耗导致向大气中排放了巨量的温室气体CO₂，造成温室气体效应，并引起气温逐年升高，因此，近年来学术界和工业界一直在积极探索降低化石能源消耗和减少CO₂排放的措施，总体来说，主要包括三大技术路线：一是改善能源结构，减少对化石能源的依赖，积极发展可再生能源，如太阳能、风能、核能、生物质燃料等零碳技术；二是通过优化现有工艺路线，发展低能耗的新型减碳工艺技术，减少化工反应的过程排放；三是开展化石能源利用过程中CO₂的捕集、利用或储存技术应用，减少排入大气中的CO₂，即进行负碳技术的布局应用。

甲醇作为重要的基础有机化工原料之一，每年需求量巨大，截至2021年，全国甲醇产能9738.5万吨、产量7816.38万吨，由于我国富煤贫油少气的资源特点，国内甲醇装置以煤制甲醇路线为主，通常采用的流程是煤气化得到合成气，并变化调节合成气中的氢碳比，随后经净化脱硫脱碳后得到氢碳模数比在1.98～2.2之间的原料气，随后进入甲醇装置反应生成甲醇。上述变换工艺流程中，生成1mol氢气的同时会生成1mol的CO₂，导致原料煤中的碳元素没有有效利用，并导致大量的碳排放。通过利用工业副产氢气与工业烟道气捕集的CO₂加氢反应制甲醇，既可以实现CO₂资源的循环利用，减少工业碳排放，又可以实现氢气资源的储存及应用。

CO/CO₂加氢制甲醇是放热反应，传统的甲醇合成工艺一般采用单个列管式反应器，原料气与大量的循环气混合后进入反应器参与反应，循环气的作用是降低入口的碳浓度，提高CO/CO₂转化率，但尾气的循环比一般较大，导致能耗高。与CO加氢制甲醇工艺相比，单位摩尔的CO₂加氢制甲醇反应放热量小，且CO₂分子偏惰性，对催化剂性能要求更好，单程转化率往往较低，因此有必要从反应工艺的角度对CO₂加氢制甲醇技术进行单独考虑。

CO+2H₂→CH₃OH+90.64KJ/mol

CO₂+3H₂→CH₃OH+H₂O+48.02KJ/mol