[发明专利]一种碳捕集和余热发电耦合的煤气化制甲醇系统及方法

权利要求书

1.一种碳捕集和余热发电耦合的煤气化制甲醇系统，包括依次连接的德士古气化单元、净化除尘单元、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，所述酸性气体净化单元连接有硫回收单元和CO₂多级压缩单元；其特征在于：还包括有机郎肯余热发电单元和水处理单元，所述水煤气变换单元、有机朗肯余热发电单元、水处理单元和CO₂多级压缩单元依次首尾连接。

2.根据权利要求1所述的碳捕集和余热发电耦合的煤气化制甲醇系统，其特征在于：所述有机郎肯余热发电单元包括蒸发器、回热器、冷凝器、膨胀机和发电机，所述蒸发器的蒸汽入口与水煤气变换单元的蒸汽出口连接，所述蒸发器的凝结水出口与水处理单元的凝结水入口连接；所述蒸发器的工质出口与膨胀机连接，所述膨胀机的工质出口与回热器的热端入口连接的，所述膨胀机的驱动轴与发电机连接；所述回热器的热端出口与冷凝器的热端入口连接，所述冷凝器的热端出口与通过加压泵与回热器的冷端入口连接，所述回热器的冷端出口与蒸发器的工质入口连接。

3.根据权利要求2所述的碳捕集和余热发电耦合的煤气化制甲醇系统，其特征在于：所述水处理单元包括依次连接的凝汽器、冷却塔、蓄水池和排水罐，所述冷凝器凝结水入口与蒸发器的凝结水出口连接，所述排水罐的出水口与CO₂多级压缩单元的冷却水入口连接。

4.根据权利要求3所述的碳捕集和余热发电耦合的煤气化制甲醇系统，其特征在于：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；

所述CO₂多级压缩单元的过热水出口与第二废热锅炉的进水口连接，所述第二废热锅炉的过热水出口与第一汽包的过热水入口连接，所述第一汽包的蒸汽出口与发生器的蒸汽入口连接；所述第一汽包的热水出口与第一废热锅炉的进水口连接，所述第一废热锅炉的过热水出口与第二汽包的过热水入口连接，所述第二汽包的蒸汽出口与蒸发器的蒸汽入口连接。

5.根据权利要求4所述的碳捕集和余热发电耦合的煤气化制甲醇系统，其特征在于：所述CO₂多级压缩单元包括多个CO₂压缩器和多个压缩冷却器，多个所述CO₂压缩器和多个压缩冷却器依次交替连接，位于首位的CO₂压缩器与酸性气体脱除单元连接，多个所述压缩冷却器的进水口均与排水罐的出水口连接，多个所述压缩冷却器均的出水口均与第二废热锅炉的进水口连接。

6.一种基于权利要求4或5所述的碳捕集和余热发电耦合的煤气化制甲醇系统的制甲醇方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)水煤浆和氧气进入德士古气化单元后形成合成气，所述合成气依次通过净化除尘单元和水煤气变换单元后进入酸性气体净化单元，酸性气体净化单元将合成气中的气态CO₂分离出来，则分离出来的气态CO₂进入CO₂多级压缩单元；酸性气体净化单元产生的洁净合成气自酸性气体净化单元的合成气出口进入甲醇合成及精馏单元，从而制得精甲醇；

(2)在步骤(1)中，进入CO₂多级压缩单元的气态CO₂被压缩成液态CO₂，CO₂多级压缩单元在压缩气态CO₂时产生大量过热水，过热水通过第一废热锅炉、第二废热锅炉、第一汽包和第二汽包汽化，从而形成水蒸汽；此水蒸汽进入有机郎肯余热发电器中的蒸发器，则水蒸汽对蒸发器中的有机工质进行加热，从而使有机工质转换成有机蒸汽，而有机蒸汽推动膨胀机，则膨胀机带动发电机产生电力；

(3)推动膨胀机的有机蒸汽自膨胀机出来后，依次经过回热器、冷却器后恢复变为液态的有机工质，液态的有机工质再通过加压泵送回回热器后再重新回到蒸发器；

(4)水蒸汽通过蒸发器后形成凝结水，凝结水进入水处理单元进行降温除杂后形成冷却水，冷却水回到CO₂多级压缩单元，从而形成冷却循环水。