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一種碳捕集和余熱發電耦合的煤氣化制甲醇系統及方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510400961.6

申請日:

2015.07.09

公開號:

CN104987280A

公開日:

2015.10.21

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):C07C 29/80申請日:20150709|||公開
IPC分類號: C07C29/80; C07C1/04; C07C31/04; F01K25/08 主分類號: C07C29/80
申請人: 華南理工大學
發明人: 錢宇; 劉霞; 梁嘉能; 楊思宇
地址: 510640廣東省廣州市天河區五山路381號
優先權:
專利代理機構: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245 代理人: 梁睦宇
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510400961.6

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2017.01.11|||2015.11.18|||2015.10.21

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種碳捕集和余熱發電耦合的煤氣化制甲醇系統,包括依次連接的德士古氣化單元、凈化除塵單元、水煤氣變換單元、酸性氣體脫除單元和甲醇合成及精餾單元,所述酸性氣體凈化單元連接有硫回收單元和CO2多級壓縮單元;還包括有機郎肯余熱發電單元和水處理單元,所述水煤氣變換單元、有機郎肯余熱發電單元、水處理單元和CO2多級壓縮單元依次首尾連接。同時,本發明還提供一種碳捕集和余熱發電耦合的煤氣化制甲醇系統的制甲醇方法。本發明優化了水煤氣變換單元的蒸汽利用方式,減少了廢熱的排放和額外冷卻所需功耗,到達節能降耗的目的。

權利要求書

權利要求書
1.  一種碳捕集和余熱發電耦合的煤氣化制甲醇系統,包括依次連接的德士古氣化單元、凈化除塵單元、水煤氣變換單元、酸性氣體脫除單元和甲醇合成及精餾單元,所述酸性氣體凈化單元連接有硫回收單元和CO2多級壓縮單元;其特征在于:還包括有機郎肯余熱發電單元和水處理單元,所述水煤氣變換單元、有機朗肯余熱發電單元、水處理單元和CO2多級壓縮單元依次首尾連接。

2.  根據權利要求1所述的碳捕集和余熱發電耦合的煤氣化制甲醇系統,其特征在于:所述有機郎肯余熱發電單元包括蒸發器、回熱器、冷凝器、膨脹機和發電機,所述蒸發器的蒸汽入口與水煤氣變換單元的蒸汽出口連接,所述蒸發器的凝結水出口與水處理單元的凝結水入口連接;所述蒸發器的工質出口與膨脹機連接,所述膨脹機的工質出口與回熱器的熱端入口連接的,所述膨脹機的驅動軸與發電機連接;所述回熱器的熱端出口與冷凝器的熱端入口連接,所述冷凝器的熱端出口與通過加壓泵與回熱器的冷端入口連接,所述回熱器的冷端出口與蒸發器的工質入口連接。

3.  根據權利要求2所述的碳捕集和余熱發電耦合的煤氣化制甲醇系統,其特征在于:所述水處理單元包括依次連接的凝汽器、冷卻塔、蓄水池和排水罐,所述冷凝器凝結水入口與蒸發器的凝結水出口連接,所述排水罐的出水口與CO2多級壓縮單元的冷卻水入口連接。

4.  根據權利要求3所述的碳捕集和余熱發電耦合的煤氣化制甲醇系統,其特征在于:所述水煤氣變換單元包括第一變換反應器、第二變換反應器、第一廢熱鍋爐、第二廢熱鍋爐、第一汽包和第二汽包,所述第一變換反應器的進氣口與除塵凈化單元連接,所述第一變換反應器的出氣口與第一廢熱鍋爐的熱端進口連接,所述第一廢熱鍋爐的熱端出口與第二變換反應器的進氣口連接,所述第二變換反應器的出氣口與第二廢熱鍋爐的熱端進口連接,所 述第二廢熱鍋爐的熱端出口與酸性氣體脫除單元的合成氣體進口連接;
所述CO2多級壓縮單元的過熱水出口與第二廢熱鍋爐的進水口連接,所述第二廢熱鍋爐的過熱水出口與第一汽包的過熱水入口連接,所述第一汽包的蒸汽出口與發生器的蒸汽入口連接;所述第一汽包的熱水出口與第一廢熱鍋爐的進水口連接,所述第一廢熱鍋爐的過熱水出口與第二汽包的過熱水入口連接,所述第二汽包的蒸汽出口與蒸發器的蒸汽入口連接。

5.  根據權利要求4所述的碳捕集和余熱發電耦合的煤氣化制甲醇系統,其特征在于:所述CO2多級壓縮單元包括多個CO2壓縮器和多個壓縮冷卻器,多個所述CO2壓縮器和多個壓縮冷卻器依次交替連接,位于首位的CO2壓縮器與酸性氣體脫除單元連接,多個所述壓縮冷卻器的進水口均與排水罐的出水口連接,多個所述壓縮冷卻器均的出水口均與第二廢熱鍋爐的進水口連接。

6.  一種基于權利要求4或5所述的碳捕集和余熱發電耦合的煤氣化制甲醇系統的制甲醇方法,其特征在于,包括以下步驟:
(1)水煤漿和氧氣進入德士古氣化單元后形成合成氣,所述合成氣依次通過凈化除塵單元和水煤氣變換單元后進入酸性氣體凈化單元,酸性氣體凈化單元將合成氣中的氣態CO2分離出來,則分離出來的氣態CO2進入CO2多級壓縮單元;酸性氣體凈化單元產生的潔凈合成氣自酸性氣體凈化單元的合成氣出口進入甲醇合成及精餾單元,從而制得精甲醇;
(2)在步驟(1)中,進入CO2多級壓縮單元的氣態CO2被壓縮成液態CO2,CO2多級壓縮單元在壓縮氣態CO2時產生大量過熱水,過熱水通過第一廢熱鍋爐、第二廢熱鍋爐、第一汽包和第二汽包汽化,從而形成水蒸汽;此水蒸汽進入有機郎肯余熱發電器中的蒸發器,則水蒸汽對蒸發器中的有機工質進行加熱,從而使有機工質轉換成有機蒸汽,而有機蒸汽推動膨脹機,則膨脹機帶動發電機產生電力;
(3)推動膨脹機的有機蒸汽自膨脹機出來后,依次經過回熱器、冷卻器后恢復變為液態的有機工質,液態的有機工質再通過加壓泵送回回熱器后再 重新回到蒸發器;
(4)水蒸汽通過蒸發器后形成凝結水,凝結水進入水處理單元進行降溫除雜后形成冷卻水,冷卻水回到CO2多級壓縮單元,從而形成冷卻循環水。

7.  根據權利要求6所述的碳捕集和余熱發電耦合的煤氣化制甲醇系統的制甲醇方法,其特征在于:步驟(1)中的德士古氣化單元合成水煤漿和氧氣時的氧化溫度為1200-1400℃。

8.  根據權利要求6所述的碳捕集和余熱發電耦合的煤氣化制甲醇系統的制甲醇方法,其特征在于:步驟(1)中水煤氣變換單元對自德士古氣化單元出來的合成氣進行兩段高溫耐硫變換工藝,即其中第一變換反應器對合成氣的加熱溫度為400-450℃,而第二變換反應器對合成氣的加熱溫度為350-400℃。

9.  根據權利要求6所述的碳捕集和余熱發電耦合的煤氣化制甲醇系統的制甲醇方法,其特征在于:在步驟(2)中,置于蒸發器中的有機工質被加熱前的溫度為50-60℃;而有機工質被水蒸汽加熱后得到的有機蒸汽的溫度為150-190℃;通過加壓泵抽回至蒸發器的有機工質的溫度為25-35℃。

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一種 碳捕集 余熱 發電 耦合 煤氣化 甲醇 系統 方法
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