[发明专利]大规模非并网风电直接应用于生产甲醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种甲醇的生产方法，特别是一种使用大规模非并网风电作电解设备的电源将水电解成的氢气和氧气作为重要的生产原料生产甲醇的方法，属于化工原料的生产领域。 

背景技术

能源与环境是当今世界各国关注的两大主题。据美国能源信息管理局(Energy Information Administration)在其发布的《2007年度国际能源展望》(International Energy Outlook 2007)分析，世界能源消耗在今后的20年中仍将持续增长，预计到2030年，世界年能源消耗将由2004年的447×10¹⁵ Btu(British thermal unit)增加到702×10¹⁵ Btu，增长达57％。而国际能源署(Internat ional Energy Agency)的《2007年度世界能源展望》(World Energy Outlook 2007)则指出，中国和印度已经成为世界上能源消费增长最快的区域。 

目前中国已是仅次于美国的第二大石油消费国。2006年，我国石油表观消费量(原油表观消费量与成品油净进口量之和)达34655万吨，同比增长9.3％。而原油产量为18368万吨，同比增长仅1.7％；石油净进口16287万吨，同比增长达19.6％。不断增加的石油进口导致我国石油进口依存度年年增高，2006年达47％，远超30％的国际警戒线，中东和非洲是我国原油进口的主要地区。我国石油剩余探明储量呈下降趋势，产量和消费量则逐年上升，消费量的增长大大超出国内产量的供给，石油供求缺口日益扩大，石油安全日益严峻。 

我国是一个贫油、贫气，而煤炭资源和风能资源相对较多的国家。而且在我国，煤炭资源相对丰富的省份，都有着得天独厚的风能资源。截至2004年底，我国石油剩余可采储量23亿吨，位居世界第13位，但仅占世界总量的1.4％，石油储采比13.4，远低于世界平均水平的40.5。天然气剩余可采储量 2.23万亿m³，列世界第16位，占世界天然气剩余可采储量总量的1.2％。天然气储采比54.7，低于世界平均值。而煤炭剩余可采储量为1145亿吨，仅次于美国和俄罗斯，位居世界第三，占世界总量的12.6％。2004年中国煤炭产量9.89亿吨，是世界头号产煤大国，占世界总产量的36.2％。如何根据我国的地域特色，因地制宜的利用好相对较多的煤炭资源和风能资源，是我国能源利用中必须解决好的关键问题之一 

随着研究的不断深入，对于煤炭资源的有效利用方式主要有两种途径：一是利用水煤气生产甲醇，从而开创以甲醇为源头的碳一化学；另外一种是以煤为原料，通过水煤气制备、甲烷重整、石脑油异构化等技术生产柴油、汽油、液化石油气的技术。但是无论采用何种途径利用煤炭资源，均存在生产过程中要消耗大量的能量，而这些能量的绝大部分还是来源于煤炭资源(约75％)。这种以煤炭为原料和动力来源的生产方式，对于煤的利用效率较低，而且带来大量温室气体CO₂的排放和大量水资源消耗，严重影响自然环境。 

甲醇生产工艺 

甲醇，分子式CH₃OH，为无色、略带乙醇香气的挥发性液体。甲醇是极其重要的有机化工原料，是碳一化学的基础产品，在国民经济中占有重要的地位。另外，甲醇也与能源关系密切：一方面，随着近代研究的发展，甲醇已经可以作为运输燃料直接应用；另一方面，甲醇生产需要以煤为原料，同时生产过程中还需要煤等化石能源提供能量，因此甲醇既是一种能源供给品同时也是一种能源消耗较大的化工产品。对于甲醇工业，急需解决的是生产过程中的节能降耗以及与新能源的有机综合利用，提高能源的利用效率。 

甲醇的生产方法已经趋于成熟。目前工业上几乎都是采用一氧化碳、二氧化碳加压催化氢化法合成甲醇。典型的流程包括原料气的制造、原料气的净化、甲醇合成和粗甲醇的精制等工序，如图1所示。其中原料气的制造以及原料气的净化是甲醇生产工艺中极其重要的一部分，也是甲醇生产工艺中耗能最高的部分，约占甲醇工艺总耗能的45％。 

原料气制造工艺中，制造甲醇原料气的固体燃料主要是煤和焦碳。用蒸汽和氧气对煤、焦碳进行热加工即可制得可燃性的气体即煤气。生产中需要的氧气主要由空分装置提供，而空分装置的运行需要消耗电能，若电能是通 过火力发电的形式来实现，则每生产一吨甲醇，仅运行空分装置就要消耗约11吨煤和118吨水，同时副产28吨的二氧化碳。