[实用新型]一种太阳能和/或风力发电制氢与煤制天然气工艺耦合制备天然气的装置

说明书

本实用新型公开了一种太阳能和/或风力发电制氢与煤制天然气工艺耦合制备天然气的装置。它包括依次连接的太阳能和/或风力发电单元、电的存储和调节单元、电解水制氢单元、氢气储存罐、气体混合罐、脱硫单元和甲烷化单元；气体混合罐还连接煤制天然气低温甲醇洗单元。使用本实用新型制备天然气时，能有效提高煤制天然气产量并降低二氧化碳的排放量。

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能和/或风力发电制氢与煤制天然气工艺耦合制备天然气的装置，属于新能源发电与煤制天然气领域耦合技术领域。

背景技术

近年来，国内天然气需求一直保持较高速度增长，而供应一直相对紧张，2017年，我国全年天然气消费量约2352亿立方米，同比增长17％，增量超过340亿立方米。与此同时，2017年，我国天然气供需矛盾突出，全年天然气进口量926亿立方米，同比增长24.4％，对外依存度升至39.4％。

煤制天然气作为一种新型的天然气获取方式；同时煤制天然气也存在需要排放大量CO₂温室气体的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种太阳能和/或风力发电制氢与煤制天然气工艺耦合制备天然气的装置，使用本实用新型能利用新能源发电制氢与煤制天然气工艺耦合制备天然气，有效提高煤制天然气领域天然气产量和降低煤制天然气领域二氧化碳的排放量。

本实用新型提供的一种太阳能和/或风力发电制氢与煤制天然气工艺耦合制备天然气的装置，它包括依次连接的太阳能和/或风力发电单元、电的存储和调节单元、电解水制氢单元、氢气储存罐、气体混合罐、脱硫单元、甲烷化单元、压缩单元和脱碳单元；

所述气体混合罐还连接煤制天然气工艺中低温甲醇洗单元。

上述的装置中，还包括所述甲烷化单元之后依次连接的压缩单元和脱碳单元。

上述的装置中，所述太阳能和/或风力发电单元包括太阳能和风力组合发电单元、太阳能发电单元和风力发电单元中的一种或多种；优选太阳能和风力组合发电单元发电。

上述的装置中，所述电的存储和调节单元通过充放电设备具备电的少量存储及调节功能。

上述的装置中，所述脱硫单元中设有铜基脱硫剂。

上述的装置中，所述装置中还包括煤制天然气工艺单元；

所述煤制天然气工艺单元包括所述煤制天然气工艺中低温甲醇洗单元。

上述的装置中，所述甲烷化单元采用固定床绝热循环甲烷化工艺、固定床绝热非循环甲烷化工艺和流化床甲烷化工艺中的至少一种。

上述的装置中，所述电解水制氢单元采用的电解方法包括碱性水溶液电解制氢技术、固体聚合物制氢技术和高温固体氧化物制氢技术中的至少一种；优选高温固体氧化物制氢技术。

使用本实用新型上述的装置制备天然气的方法，包括如下步骤：(1)通过所述太阳能和/或风力发电单元间歇和/或连续式发电；

(2)步骤(1)得到的电经所述电的存储和调节单元的存储和调节后，供给所述电解水制氢单元电解水得到含H₂的气体混合物；

(3)所述含H₂的气体混合物经过膜分离后得到高纯度的氢气和剩余混合气；所述高纯度的氢气依次进入所述氢气储存罐和所述气体混合罐；

(4)将所述煤制天然气工艺中低温甲醇洗单元脱除H₂S的CO₂的弛放气通入所述气体混合罐中，与所述高纯度的氢气混合得到混合气体；

(5)混合气体经过脱硫单元脱硫后进入甲烷化单元反应，生成甲烷气体；