[发明专利]一种绿色甲醇生产系统及方法

说明书

本发明公开了一种绿色甲醇生产系统及方法，其中绿色甲醇生产系统，其包括制氢单元、甲醇合成单元和催化剂再生单元，所述制氢单元用于获得氢气和氧气；所述甲醇合成单元的具有第一氢气入口、二氧化碳入口、催化剂入口和催化剂出口，所述第一氢气入口连通所述制氢单元的氢气出口；所述催化剂再生单元具有第二氢气入口、再生催化剂入口、再生催化剂出口和第二氢气出口，所述第二氢气入口连通所述制氢单元的氢气出口，所述再生催化剂入口连通所述催化剂出口，所述再生催化剂出口连通所述催化剂入口。本发明所述绿色甲醇生产系统，可降低绿色甲醇生产过程中的能耗，提高绿色甲醇的经济性，解决甲醇生产与波动性可再生能源的匹配性问题。

技术领域

本发明属于有机物合成技术领域，尤其是一种绿色甲醇生产系统及方法。

背景技术

氢能被认为是未来能够与电并行的二次能源。然而，氢能的存储和运输目前仍然面临着耗能大、成本高、危险性高的问题。

针对氢能存储和运输的问题，将氢转化为甲醇，然后进行运输和利用是一种具有前景的解决方案。甲醇是一种成熟的工业产品，可直接应用在燃料电池中，也可作为其他有机产品的转化前体，能够作为一种储氢载体，间接实现氢能的时空配置，从而满足新型能源系统灵活性的要求。并且以二氧化碳和氢气为原料的甲醇生产还能够实现碳的捕集和利用，是一种具有碳减排效益的技术手段。

然而，目前以绿氢为原料的绿色甲醇的生产仍然处于前期阶段，受限于利用绿氢进行甲醇生产的经济性，甲醇合成过程的高温高压条件也限制了甲醇的灵活生产和与波动性可再生能源的匹配。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个目的在于提出一种绿色甲醇生产系统，可降低绿色甲醇生产过程中的能耗，提高绿色甲醇的经济性，解决甲醇生产与波动性可再生能源的匹配性问题。

本发明的第二个目的在于提出一种绿色甲醇生产方法。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种绿色甲醇生产系统，包括：

制氢单元，所述制氢单元用于获得氢气和氧气；

甲醇合成单元，所述甲醇合成单元的具有第一氢气入口、二氧化碳入口、催化剂入口和催化剂出口，所述第一氢气入口连通所述制氢单元的氢气出口；

催化剂再生单元，所述催化剂再生单元具有第二氢气入口、再生催化剂入口、再生催化剂出口和第二氢气出口，所述第二氢气入口连通所述制氢单元的氢气出口，所述再生催化剂入口连通所述催化剂出口，所述再生催化剂出口连通所述催化剂入口，所述第二氢气出口连通所述第一氢气入口。

在本发明的一些实施例中，所述的绿色甲醇生产系统，还包括锅炉；所述锅炉的燃料入口连通所述制氢单元的氧气出口，所述锅炉的蒸汽出口连通所述甲醇合成单元的第一蒸汽入口和所述催化剂再生单元的第二蒸汽入口。

在本发明的一些实施例中，所述制氢单元采用电解水制氢系统或光解水制氢系统。

在本发明的一些实施例中，所述电解水制氢系统电连接可再生能源发电系统。

在本发明的一些实施例中，所述电解水制氢系统为碱性电解水制氢系统、质子交换膜电解水制氢系统、碱性离子膜电解水制氢系统或高温固体氧化物电解水制氢系统中的一种或几种。

在本发明的一些实施例中，所述催化剂为二氧化碳加氢制甲醇催化剂。

在本发明的一些实施例中，所述催化剂为在碳基或金属氧化物基载体表面分散的金属。

在本发明的一些实施例中，所述催化剂为Cu/ZnO/Al₂O₃、Cu/CeO₂、Cu/ZnO/SiO₂中的一种。