零碳排放的煤制甲醇系统及煤制甲醇的方法

技术领域

本公开涉及煤化工技术领域，尤其涉及一种零碳排放的煤制甲醇系统及煤制甲醇的方法。

背景技术

目前，在我国的能源占比当中，煤炭依然是中国储量最丰富的化石能源。现阶段及未来相当长一段时期内，煤炭在我国的主体能源地位依然难以改变。煤炭的清洁高效利用不仅可促进我国能源的绿色转型发展，同时对减少我国的碳排放也具有不可估量的作用。

煤化工是实现煤炭清洁高效利用的一种重要渠道。通过煤化工可获取各种化工产品，其中产能最大的为甲醇。现阶段甲醇大都作为能源、燃料、化工等行业的标准化原料使用，2020年国内甲醇产能规模达9100万吨，主要来自煤制甲醇(占比76％)，而煤制甲醇过程中二氧化碳排放量较大。目前，现有的煤制甲醇工艺碳排放量大、水耗高、甲醇成本受煤价影响大，随煤价的攀高，市场盈利空间大大受限。

因此，如何实现煤制甲醇过程中二氧化碳的减排，且在不增加煤炭消耗的同时增加甲醇产能成为亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种零碳排放的煤制甲醇系统及煤制甲醇的方法。

第一方面，本公开提供了一种零碳排放的煤制甲醇系统，包括煤气化装置、粗煤气净化冷却装置、酸性气体分离装置、二氧化碳加氢甲醇合成装置以及合成气甲醇合成装置；

所述煤气化装置用于供煤料进行气化反应，以生成粗煤气；所述粗煤气净化冷却装置与所述煤气化装置的粗煤气出口连通，用于对所述粗煤气进行冷却净化处理；

所述酸性气体分离装置与所述粗煤气净化冷却装置连通，用于对经冷却净化处理后的粗煤气进行分离，以分离出二氧化碳、合成气和硫化氢；所述酸性气体分离装置具有供所述二氧化碳排出的二氧化碳出口、供所述合成气排出的合成气出口以及供所述硫化氢排出的硫化氢出口；

所述二氧化碳加氢甲醇合成装置具有与所述二氧化碳出口连通的二氧化碳入口以及可供氢气进入的氢气入口，所述二氧化碳加氢甲醇合成装置用于对所述二氧化碳和所述氢气进行合成处理，以得到甲醇；所述合成气甲醇合成装置与所述合成气出口连通，用于对所述合成气进行合成处理，以得到甲醇。

可选的，所述二氧化碳加氢甲醇合成装置包括二氧化碳加氢甲醇合成模块和第一降温分离模块；

所述二氧化碳加氢甲醇合成模块具有所述二氧化碳入口和所述氢气入口，用于对所述二氧化碳和所述氢气进行合成处理，以得到包含甲醇的第一粗产品；所述第一降温分离模块用于对所述第一粗产品进行降温分离，以得到所述甲醇。

可选的，所述合成气甲醇合成装置包括合成气甲醇合成模块和第二降温分离模块；

所述合成气甲醇合成模块用于对所述合成气进行合成处理，以得到包含甲醇的第二粗产品；所述第二降温分离模块用于对所述第二粗产品进行降温分离，以得到所述甲醇。

可选的，所述煤制甲醇系统还包括甲醇提纯装置；

所述甲醇提纯装置具有甲醇入口，所述甲醇入口分别与所述二氧化碳加氢甲醇合成装置的甲醇出口和所述合成气甲醇合成装置的甲醇出口连通；所述甲醇提纯装置用于对所述甲醇进行提纯处理，以得到精醇。

可选的，所述煤制甲醇系统还包括硫回收装置；

所述硫回收装置与所述硫化氢出口连通，用于对所述硫化氢进行回收，以得到硫产品。

可选的，所述煤制甲醇系统还包括混合配气增压装置；

所述二氧化碳加氢甲醇合成装置具有可供未转化原料气排出的第一排放口以及循环气入口，所述合成气甲醇合成装置具有可供未转化原料气排出的第二排放口，所述第一排放口和所述第二排放口分别与所述混合配气增压装置的气体入口连通；

所述混合配气增压装置用于对由所述气体入口进入的氢气和所述未转化原料气进行混合增压以得到循环气，且使所述循环气由所述循环气入口进入至所述二氧化碳加氢甲醇合成装置中。

可选的，所述煤制甲醇系统还包括电解水制氢装置；

所述电解水制氢装置的氢气出口至少与所述氢气入口和所述合成气甲醇合成装置连通，以至少向所述二氧化碳加氢甲醇合成装置和所述合成气甲醇合成装置中提供氢气；

所述电解水制氢装置的氧气出口与所述煤气化装置连通，以向所述煤气化装置提供氧气。

可选的，所述煤制甲醇系统还包括可再生能源发电装置和电锅炉装置；

所述可再生能源发电装置至少用于向所述电锅炉装置和所述电解水制氢装置供电；所述电锅炉装置的蒸汽出口与所述煤气化装置连通，以向所述煤气化装置提供蒸汽。

第二方面，本公开提供一种利用如上所述的零碳排放的煤制甲醇系统进行煤制甲醇的方法，所述方法包括：

将煤料通入至煤气化装置中，使所述煤料在所述煤气化装置中进行气化反应，以生成粗煤气；

将所述粗煤气通入至粗煤气净化冷却装置中进行冷却净化处理；

将经冷却净化处理后的粗煤气通入至酸性气体分离装置中，以使所述酸性气体分离装置对经冷却净化处理后的粗煤气进行分离，以分离出二氧化碳、硫化氢和合成气；

将氢气和分离出的所述二氧化碳通入至二氧化碳加氢甲醇合成装置中，以使所述二氧化碳加氢甲醇合成装置对所述氢气和所述二氧化碳进行合成处理，以得到甲醇；

将分离出的所述合成气通入至合成气甲醇合成装置中，以使所述合成气甲醇合成装置对所述合成气进行合成处理，以得到甲醇。

可选的，所述二氧化碳加氢甲醇合成装置中的合成反应压力为 2.5～5MPa，反应温度为150～250℃，氢碳比为2.9～3.1，保持空速为 3000～10000ml/(g cat·h)，二氧化碳单程转化率＞20％，甲醇选择性＞ 80％。

可选的，所述将氢气和分离出的所述二氧化碳通入至二氧化碳加氢甲醇合成装置中，以使所述二氧化碳加氢甲醇合成装置对所述氢气和所述二氧化碳进行合成处理，以得到甲醇的步骤包括：

将氢气和分离出的所述二氧化碳通入至二氧化碳加氢甲醇合成模块中，以使所述二氧化碳加氢甲醇合成模块对所述氢气和所述二氧化碳进行合成处理，以得到包含甲醇的第一粗产品；其中，所述二氧化碳加氢甲醇合成模块中具有催化剂，所述催化剂包括铜基催化剂和钼基催化剂中的至少一种；

将所述第一粗产品通入至第一降温分离模块中，以使所述第一降温分离模块对所述第一粗产品进行降温分离，以得到所述甲醇。

可选的，所述将分离出的所述合成气通入至合成气甲醇合成装置中，以使所述合成气甲醇合成装置对所述合成气进行合成处理，以得到甲醇的步骤包括：

将分离出的所述合成气通入至合成气甲醇合成模块中，以使所述合成气甲醇合成模块对所述合成气进行合成处理，以得到包含甲醇的第二粗产品；

将所述第二粗产品通入至第二降温分离模块中，以使所述第二降温分离模块对所述第二粗产品进行降温分离，以得到所述甲醇。

可选的，所述方法还包括：

将所述甲醇通入至甲醇提纯装置中，以使所述甲醇提纯装置对所述甲醇进行提纯，以得到精醇；

对所述精醇进行转化利用，以得到目标产品；其中，所述目标产品包括烯烃、芳烃或氢气中的至少一种。

可选的，所述方法还包括：

将所述二氧化碳加氢甲醇合成装置排出的未转化原料气以及所述合成气甲醇合成装置排出的未转化原料气通入至混合配气增压装置中，并向所述混合配气增压装置中通入氢气，以使所述混合配气增压装置对所述未转化原料气和所述氢气进行混合增压，以得到循环气；

将所述循环气通入至所述二氧化碳加氢甲醇合成装置中。

可选的，所述方法还包括：

将电解水制氢装置产生的至少部分氢气通入至所述二氧化碳加氢甲醇合成装置和所述合成气甲醇合成装置中，以向所述二氧化碳加氢甲醇合成装置和所述合成气甲醇合成装置提供氢气；

将所述电解水制氢装置产生的氧气通入至所述煤气化装置中，以向所述煤气化装置提供氧气；

将电锅炉装置产生的蒸汽通入至所述煤气化装置中，以向所述煤气化装置提供蒸汽；其中，通过可再生能源发电装置向所述电解水制氢装置和所述电锅炉装置供电。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本公开提供的零碳排放的煤制甲醇系统及煤制甲醇的方法，通过粗煤气净化冷却装置对煤气化装置产生的粗煤气进行冷却净化处理，通过酸性气体分离装置对经冷却净化装置处理后的粗煤气进行冷却净化处理，以分离出二氧化碳、合成气和硫化氢；通过合成气甲醇合成装置对分离出的合成气进行合成处理得到甲醇，通过二氧化碳加氢甲醇合成装置对分离出的二氧化碳进行合成处理得到甲醇，从而在实现对二氧化碳减排的同时，提高了煤中碳的利用效率，在不增加煤炭消耗的同时增加了甲醇产能，带来了可观的经济效益。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例所述的零碳排放的煤制甲醇系统；

图2为本公开实施例所述的煤制甲醇的方法的流程示意图。

其中，1、煤气化装置；10、煤预处理装置；11、粗煤气出口；2、粗煤气净化冷却装置；3、酸性气体分离装置；31、二氧化碳出口；32、合成气出口、33、硫化氢出口；30、硫回收装置；4、二氧化碳加氢甲醇合成装置；41、二氧化碳加氢甲醇合成模块；411、二氧化碳入口； 412、氢气入口；413、循环气入口；42、第一降温分离模块；421、甲醇出口；43、第一热回收模块；5、合成气甲醇合成装置；51、合成气甲醇合成模块；52、第二降温分离模块；521、甲醇出口；53、第二热回收模块；6、甲醇提纯装置；61、甲醇罐区；7、混合配气增压装置； 8、电解水制氢装置；81、氢气出口；82、氧气出口；80、绿氢分配装置；9、可再生能源发电装置；90、电锅炉装置。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1所示，本实施例提供一种零碳排放的煤制甲醇系统，包括：煤气化装置1、粗煤气净化冷却装置2、酸性气体分离装置3、二氧化碳加氢甲醇合成装置4以及合成气甲醇合成装置5。

其中，煤气化装置1具有供煤进入的进煤口、供蒸汽进入的蒸汽入口、供氧气进入的氧气入口、粗煤气出口11。煤在煤气化装置1内进行气化反应，生成的粗煤气由粗煤气出口11排出。具体实现时，该煤制甲醇系统还可以包括煤预处理装置10，在将煤通入至煤气化装置 1之前，先通过煤预处理装置10对煤进行预处理，得到一定尺寸的煤粉或块。该煤具体可以为褐煤、烟煤、次烟煤、无烟煤等，也可包括一定量生物质及民用垃圾等。其中，煤气化产生的粗煤气中包含有二氧化碳。

粗煤气净化冷却装置2的入口与煤气化装置1的粗煤气出口11连通，粗煤气净化冷却装置2用于对粗煤气进行冷却净化处理。酸性气体分离装置3与粗煤气净化冷却装置2的出口连通。也就是说，由粗煤气出口11排出的粗煤气进入至粗煤气净化冷却装置2中，粗煤气净化冷却装置2具体可包括气固除尘模块及多级废热锅炉余热回收模块等，粗煤气净化冷却装置2对粗煤气进行降温除尘，降温除尘后的粗煤气由粗煤气净化冷却装置2的出口进入至酸性气体分离装置3中。

酸性气体分离装置3用于对经冷却净化处理后的粗煤气进行分离，以分离出二氧化碳、合成气和硫化氢。其中，合成气包括一氧化碳和氢气。酸性气体分离装置3具有供二氧化碳排出的二氧化碳出口31、供合成气排出的合成气出口32以及供硫化氢排出的硫化氢出口33。

其中，二氧化碳加氢甲醇合成装置4具有与二氧化碳出口31连通的二氧化碳入口411以及可供氢气进入的氢气入口412。具体地，由酸性气体分离装置3的二氧化碳出口31排出的二氧化碳可先经过增压，然后由上述二氧化碳入口411进入至二氧化碳加氢甲醇合成装置4中。二氧化碳加氢甲醇合成装置4用于对进入至其内的二氧化碳和氢气进行合成处理，以得到甲醇。也就是说，对产生的二氧化碳进行再利用，实现了二氧化碳的减排。

其中，合成气甲醇合成装置5与合成气出口32连通，酸性气体分离装置3分离出的包含一氧化碳和氢气的合成气进入至合成气甲醇合成装置5中，合成气甲醇合成装置5用于对该合成气进行合成处理，以得到甲醇。

该煤制甲醇系统还可以包括硫回收装置30，硫回收装置30与硫化氢出口33连通，用于对硫化氢进行回收，以得到硫产品，比如硫磺等。

本实施例提供的零碳排放的煤制甲醇系统，通过粗煤气净化冷却装置2对煤气化装置1产生的粗煤气进行冷却净化处理，通过酸性气体分离装置3对经冷却净化装置处理后的粗煤气进行冷却净化处理，以分离出二氧化碳、合成气和硫化氢；通过合成气甲醇合成装置5对分离出的合成气进行合成处理得到甲醇，通过二氧化碳加氢甲醇合成装置4对分离出的二氧化碳进行合成处理得到甲醇，从而在实现对二氧化碳减排的同时，提高了煤中碳的利用效率，在不增加煤炭消耗的同时增加了甲醇产能，带来了可观的经济效益。

继续参照图1所示，二氧化碳加氢甲醇合成装置4具体可包括：二氧化碳加氢甲醇合成模块41和第一降温分离模块42。其中，二氧化碳加氢甲醇合成模块41具有二氧化碳入口411和氢气入口412，用于对二氧化碳和氢气进行合成处理，以得到包含甲醇的第一粗产品。第一降温分离模块42用于对第一粗产品进行降温分离，以得到甲醇。

也就是说，由酸性气体分离装置3分离出的二氧化碳由二氧化碳入口411进入至二氧化碳加氢甲醇合成模块41中，氢气由氢气入口412 进入至二氧化碳加氢甲醇合成模块41中，氢气和二氧化碳在二氧化碳加氢甲醇合成模块41中合成，生成包含甲醇的第一粗产品，该第一粗产品具体可包括甲醇、少量一氧化碳和未转化二氧化碳、氢气。第一粗产品进入至第一降温分离模块42中，第一降温分离模块42对该第一粗产品进行降温分离，以得到甲醇。第一降温分离模块42具有供甲醇排出的甲醇出口421以及供甲醇之外的其他气体排出的气体出口。

二氧化碳加氢甲醇合成模块41具体可包括合成塔，合成塔内填充有低温高活性二氧化碳加氢甲醇合成催化剂，比如为铜Cu基催化剂、钼基催化剂，即Cu-Zn-Al-Zr体系催化剂或硫化钼基催化剂。该催化剂具体可采用共沉淀法、燃烧合成法、水热法、聚合物前驱体法、共浸渍法等进行制备。优选共沉淀法、燃烧合成法、水热法制备。催化剂床层中采用板式换热器进行换热，也可以采用列管式换热器进行换热，控制催化剂床层温度，同时副产一定量饱和蒸汽。其中，合成塔内的压力具体可以为2.5-5MPa、温度为150-250℃，氢碳比为2.9-3.1。保持空速为3000-10000ml/(g cat·h)，二氧化碳单程转化率＞20％，甲醇选择性＞80％。

参照图1所示，二氧化碳加氢甲醇合成装置4还包括第一热回收模块43，第一热回收模块43与二氧化碳加氢甲醇合成模块41连接。由于二氧化碳加氢制甲醇为强放热反应，通过设置第一热回收模块43，以回收二氧化碳加氢甲醇合成模块41在合成过程中发出的热量。比如，第一热回收模块43通过吸收热量以输出蒸汽，供其他有蒸汽需求的设备使用。

继续参照图1所示，合成气甲醇合成装置5具体可包括：合成气甲醇合成模块51和第二降温分离模块52。其中，合成气甲醇合成模块 51用于对合成气进行合成处理，以得到包含甲醇的第二粗产品。第二降温分离模块52用于对第二粗产品进行降温分离，以得到甲醇。

也就是说，由酸性气体分离装置3分离出的合成气进入至合成气甲醇合成模块51中进行合成处理，生成第二粗产品。该第二粗产品具体可包括甲醇、未转化一氧化碳、氢气。具体地，合成气甲醇合成模块51中设置有合成气甲醇合成催化剂，比如Cu-Zn-Al在设定温度、压力下进行合成反应，得到上述第二粗产品。其中，合成气甲醇合成模块51中的压力具体可以为8～8.6Mpa，温度具体可以为230～280℃。第二粗产品进入至第二降温分离模块52中，第二降温分离模块52对该第一粗产品进行降温分离，以得到甲醇。第二降温分离模块52具有供甲醇排出的甲醇出口521以及供甲醇之外的其他气体排出的气体出口。

参照图1所示，合成气甲醇合成装置5还包括第二热回收模块53，第二热回收模块53与合成气甲醇合成模块51连接。由于一氧化碳加氢制甲醇为强放热反应，通过设置第二热回收模块53，以回收合成气甲醇合成模块51在合成过程中发出的热量。比如，第二热回收模块53 通过吸收热量以输出蒸汽，供其他有蒸汽需求的设备使用。

进一步地，该煤制甲醇系统还包括甲醇提纯装置6和甲醇罐区61。其中，甲醇提纯装置6具有甲醇入口，甲醇入口分别与二氧化碳加氢甲醇合成装置4的甲醇出口421和合成气甲醇合成装置5的甲醇出口 521连通。甲醇提纯装置6用于对甲醇进行提纯处理，以得到精醇，从而提高甲醇的纯净度。具体可通过多级精馏装置对甲醇进行逐级提纯，得到精醇，送至甲醇罐区61进行存储，甲醇罐区61可输出甲醇产品。

具体实现时，该煤制甲醇系统还可以包括甲醇转化利用装置，通过该甲醇转化利用装置对精醇进行转化利用，比如对精醇进行就地转化，具体可合成烯烃、芳烃等下游产品。

另外，还可经输运装置(比如甲醇槽车)将精醇输运至各处进行使用，如需要用氢的地域或环节。具体地，甲醇通过重整反应得到氢气，用于氢能源消费使用。甲醇储运技术成熟、成本低，进而避免了氢能储运行业中氢气存储运输难、成本高的难题。

该煤制甲醇系统还包括混合配气增压装置7，混合配气增压装置7 具有气体入口和循环气出口。其中，二氧化碳加氢甲醇合成装置4具有可供未转化原料气排出的第一排放口以及循环气入口413。其中，第一排放口具体设置在第一降温分离模块42上，循环气入口413具体设置在二氧化碳加氢甲醇合成模块41上。合成气甲醇合成装置5具有可供未转化原料气排出的第二排放口。第二排放口具体设置在第二降温分离模块52上。第一排放口和第二排放口分别与混合配气增压装置7 的气体入口连通，上述循环气出口与循环气入口413连通。混合配气增压装置7用于对由气体入口进入的氢气和未转化原料气进行混合增压，以得到循环气，循环气依次经循环气出口和循环气入口413进入至二氧化碳加氢甲醇合成装置4中。在本实施例中，上述气体入口具体可以包括供氢气进入至混合配气增压装置7中的氢气进入口以及供未转化原料气进入至混合配气增压装置7中的原料气进入口。

也就是说，经第一降温分离模块42分离出的甲醇和经第二降温分离模块52分离出的甲醇由上述甲醇入口进入至甲醇提纯装置6中，甲醇提纯装置6对其进行提纯，以得到精醇。经第一降温分离模块42分离出的除甲醇之外的其他气体(包括一氧化碳、二氧化碳和氢气)、经第二降温分离模块52分离出的除甲醇之外的其他气体(包含一氧化碳和氢气)以及氢气分别进入混合配气增压装置7中，经混合增压后送入至二氧化碳加氢甲醇合成模块41中再次参与甲醇的合成，进一步提高了甲醇转化率和二氧化碳的减排。

在一些实施例中，该煤制甲醇系统还包括电解水制氢装置8。电解水制氢装置8的氢气出口81分别与上述氢气入口412、合成气甲醇合成装置5和混合配气增压装置7的气体入口连通，以向二氧化碳加氢甲醇合成装置4、合成气甲醇合成装置5和混合配气增压装置7中提供氢气(即绿氢)，以调节二氧化碳加氢甲醇合成装置4中的氢碳比、合成气甲醇合成装置5中的氢碳比以及混合配气增压装置7中的氢碳比，从而保证各装置中的氢碳比在合适范围内，进而进一步提高甲醇的产能。

可以理解的是，混合配气增压装置7中的氢气来源具体可来自于电解水制氢装置8，无需为混合配气增压装置7设置其他氢气供给源。

其中，电解水制氢装置8的氧气出口82与煤气化装置1连通，以向煤气化装置1提供氧气(即绿氧)。

具体实现时，可以通过绿氢分配装置80对电解水制氢装置8的氢气出口81排出的氢气进行分配，使其中一部分氢气由二氧化碳加氢甲醇合成装置4的氢气入口412进入至二氧化碳加氢甲醇合成装置4中，以调节二氧化碳加氢甲醇合成装置4中的氢碳比，提高甲醇转化率。使其中另一部分氢气进入至合成气甲醇合成装置5中，以调节合成气甲醇合成装置5中的氢碳比，比如氢碳比为1.95～2.3，提高甲醇转化率。绿氢分配装置80还将一部分氢气分配至上述混合配气增压装置7中，以和进入至混合配气增压装置7中的未转化原料气进行混合，调节气体的氢碳比，然后使气体进入至二氧化碳加氢甲醇合成装置4中，再次参与合成处理。其他部分氢气作为氢能源向其他系统或设备提供氢气。

该煤制甲醇系统还可以包括可再生能源发电装置9和电锅炉装置 90。可再生能源发电装置9具体包括太阳能、水力能、风能、地热能、潮汐能等不产生碳排放的可再生能源发电装置，可为单一能源或组合形式。该装置不产生碳排放，产生的绿电包括直流电和交流电，针对相关系统对直流电、交流电不同需求情况，对其进行转化利用，供配套系统电力需求。

参照图1所示，可再生能源发电装置9至少用于向电锅炉装置90 和电解水制氢装置8供电。采用来自可再生能源发电装置9产生的绿电对水进行催化电解，根据采用的电解工艺不同，具体分为碱性电解水系统、质子交换膜电解水系统、高温固体氧化物电解水系统。在电解水系统通入直流电，水分子在电极上发生电化学反应，分解成氢气和氧气，进而获取绿氢和绿氧，从而为整个系统提供绿氢和绿氧。

其中，电锅炉装置90的蒸汽出口与煤气化装置1连通，以向煤气化装置1提供蒸汽(即绿汽)，使得电锅炉装置90产生的蒸汽得以有效利用，节省了能源。电锅炉装置90还用于向煤气化装置1提供绿电。

通过使煤气化装置1与配套公用工程系统(如可再生能源发电装置9、电解水制氢装置8、电锅炉装置90)相连，整个公用工程系统不产生碳排放，使得整个系统所需的氢气为绿氢、氧气为绿氧，即绿氢、绿氧来自于绿电电解水制氢装置8(即采用可再生能源产生的电力对水进行催化电解)，实现了可再生能源发电、电解水制氢技术和煤制甲醇技术的结合。

以年产60万吨甲醇工厂为例，对现有煤制甲醇工艺与本实施例提供的零碳排放的煤制甲醇工艺进行对比，具体见下表1：

表1

本实施例中，按甲醇选择性90％，CO2总转化95％测算，以二氧化碳为碳资源进行甲醇合成，其工艺路线较现有煤制甲醇省去气化、变换、净化等单元，水耗降低约50％。

以60万吨/年甲醇规模计，采用本实施例提供的零碳排放的煤制甲醇系统，现有煤制甲醇规模可缩减至17.65万吨，将过程中排放的CO2 循环利用进行热催化转化可实现同等甲醇生产规模，该过程可实现减煤71％，节水35％，二氧化碳零排放。

本实施例提供的零碳排放的煤制甲醇系统，解决了现有煤制甲醇工艺存在的碳排放高、水耗大、甲醇价格受煤价影响波动大、技术经济性差等的问题。通过将煤转化利用过程中产生的二氧化碳捕获并进行化学转化，将煤炭使用过程中排放的二氧化碳作为一种碳资源，在实现减排二氧化碳的同时，替代煤炭等化石能源的消耗、保障能源安全，减少水资源的消耗和污染排放，同时还可以创造可观的经济效益。

另外，本实施例提供的零碳排放的煤制甲醇系统，通过与新型可再生能源耦合互补，对其特定时段光能、热能、过剩的电能等加以转化，为煤化工提供所需的绿电、绿氢、绿氧等，同时实现可再生能源的存储与搬运。在实现零碳排放的同时，得到市场应用前景巨大的甲醇，其即可作为能源、燃料、化工等行业的标准化原料使用，还可作为一种储能介质，甲醇储运技术成熟、成本低，可以将可再生能源丰富地区电解水制氢得到的氢气，储存到储能媒介中，送到下游生产耗能区域进行转化、获取和利用，避免了氢能储运行业中氢气存储运输难、成本高的难题。

本实施例还提供一种煤制甲醇的方法，该方法可以由上述实施例提供的零碳排放的煤制甲醇系统的部分或者全部执行，以实现二氧化碳的减排和甲醇的高效制备。

参照图1和图2所示，该方法包括：

S101、将煤料通入至煤气化装置中，使煤料在煤气化装置中进行气化反应，以生成粗煤气。

S102、将粗煤气通入至粗煤气净化冷却装置中进行冷却净化处理。

S103、将经冷却净化处理后的粗煤气通入至酸性气体分离装置中，以使酸性气体分离装置对经冷却净化处理后的粗煤气进行分离，以分离出二氧化碳、硫化氢和合成气。

S104、将氢气和分离出的二氧化碳通入至二氧化碳加氢甲醇合成装置中，以使二氧化碳加氢甲醇合成装置对氢气和二氧化碳进行合成处理，以得到甲醇。

在该步骤中，具体可先将氢气和分离出的二氧化碳通入至二氧化碳加氢甲醇合成模块中，以使二氧化碳加氢甲醇合成模块对氢气和二氧化碳进行合成处理，以得到包含甲醇的第一粗产品。其中，该二氧化碳加氢甲醇合成模块中具有催化剂，催化剂具体可包括铜基催化剂和钼基催化剂中的至少一种。然后再将第一粗产品通入至第一降温分离模块中，以使第一降温分离模块对第一粗产品进行降温分离，以得到甲醇。

其中，具体将二氧化碳加氢甲醇合成装置的合成反应压力控制在 2.5-5MPa，温度为150-250℃，氢碳比为2.9-3.1。保持空速为3000-10000 ml/(g cat·h)，二氧化碳单程转化率＞20％，甲醇选择性＞80％。

S105、将分离出的合成气通入至合成气甲醇合成装置中，以使合成气甲醇合成装置对合成气进行合成处理，以得到甲醇。

在该步骤中，具体可先将分离出的合成气通入至合成气甲醇合成模块中，以使合成气甲醇合成模块对合成气进行合成处理，以得到包含甲醇的第二粗产品。然后再将第二粗产品通入至第二降温分离模块中，以使第二降温分离模块对第二粗产品进行降温分离，以得到甲醇。

需要说明的是，步骤S104和步骤S105可以同时进行，也可以按先后顺序执行。

本实施例提供的煤制甲醇的方法，通过粗煤气净化冷却装置对煤气化装置产生的粗煤气进行冷却净化处理，通过酸性气体分离装置对经冷却净化装置处理后的粗煤气进行冷却净化处理，以分离出二氧化碳、合成气和硫化氢；通过合成气甲醇合成装置对分离出的合成气进行合成处理得到甲醇，通过二氧化碳加氢甲醇合成装置对分离出的二氧化碳进行合成处理得到甲醇，从而在实现煤制甲醇的同时，将煤制甲醇过程中产生的二氧化碳作为碳资源通过合成进一步转化为甲醇，即，在实现对二氧化碳进行减排的同时，提高了甲醇的制备量，带来了可观的经济效益。

进一步地，在上述步骤步骤S104和步骤S105之后，该方法还包括：

将甲醇通入至甲醇提纯装置中，以使甲醇提纯装置对甲醇进行提纯，以得到精醇。具体地，可以对得到的精醇进行转化利用，以得到目标产品，该目标产品具体可包括烯烃、芳烃或氢气中的至少一种。

在一些实施例中，该方法还可以包括：

将二氧化碳加氢甲醇合成装置排出的未转化原料气以及合成气甲醇合成装置排出的未转化原料气通入至混合配气增压装置中，并向混合配气增压装置中通入氢气，以使混合配气增压装置对未转化原料气和氢气进行混合增压，以得到循环气。然后将循环气通入至二氧化碳加氢甲醇合成装置中，进一步参与合成，进一步提高了二氧化碳的减排以及甲醇的转化率。

此外，该方法还包括：

将电解水制氢装置产生的至少部分氢气通入至二氧化碳加氢甲醇合成装置和合成气甲醇合成装置中，以向二氧化碳加氢甲醇合成装置和合成气甲醇合成装置提供氢气。将电解水制氢装置产生的氧气通入至煤气化装置中，以向煤气化装置提供氧气。将电锅炉装置产生的蒸汽通入至煤气化装置中，以向煤气化装置提供蒸汽。

其中，电解水制氢装置和电锅炉装置的电力来源可以是可再生能源发电装置。整个过程不产生二氧化碳温室气体排放，即得到绿电，用于整个系统所需电力供应。

本实施例提供的煤制甲醇的方法，其具体实现方式和实现原理与上述实施例相同，并能带来相同或者类似的技术效果，在此不再一一赘述，具体可参照零碳排放的煤制甲醇系统的实施例的描述。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。