甲醇生产装置及甲醇生产方法与流程

本发明涉及一种甲醇生产装置和由合成气生产甲醇的方法，特别是一种在由合成气生产甲醇的同时减少温室气体排放的方法。此外，本发明涉及用于燃烧系统的点火灯和包括点火灯的燃烧系统，例如火炬或热氧化器。

背景技术：

1、甲醇具有多种用途，例如作为基础化学品，是一种有前景的能源载体/储存系统。酒精可以由各种碳基原料生产，通常用指定所用原料类型的颜色来表示：“棕色甲醇”是使用煤生产的，“灰色甲醇”是使用天然气生产的，“蓝色甲醇”是使用捕获的二氧化碳生产的，否则这些二氧化碳会释放到环境中，“绿色甲醇”是使用生物质或使用捕获的二氧化碳和绿色氢气生产的，即使用可再生能源发电生产的氢气；在后一种情况下，绿色甲醇被称为“电子甲醇（e-methanol）”。

2、绿色甲醇的生产是上述生产甲醇的方法中碳中和程度更高的。由于更环保的吸引力，绿色甲醇，特别是电子甲醇，是理想的产品。

3、甲醇生产装置通过热催化氢化将碳氧化物转化为甲醇，以合成甲醇ch3oh。例如，通过以下任一反应转化co和/或co2：

4、

5、

6、反应的组分以合成气的形式提供，合成气是一种包含一氧化碳或二氧化碳或两种碳氧化物以及氢气的气体混合物。甲醇合成可以在所谓的合成回路中进行，其中未反应的碳氧化物和氢气被再循环并部分重复使用。在合成回路中，所谓的“惰性”组分将会不断累积，如氮气、氩气、甲烷等，这些组分本身不是惰性的，但在某种意义上被认为是惰性的，因为它们不能在合成回路内反应。为了避免惰性组分的累积，以任何众所周知的方式从合成回路中提取吹扫流。例如，吹扫气体管线可以连接到再循环流。在某些情况下，提取的吹扫流可能只是被排放，即作为废气从生产装置中排出。然而，在甲醇合成回路的情况下，吹扫流包含温室气体co2，并且为了减少温室气体的排放，吹扫流中的气体通常被燃烧掉，也称为被火炬燃烧（flared）或焚化（combusted）的气体。然而，吹扫流的燃烧可能意味着吹扫流的唯一用途是产生热量，该热量随后可能被分配。作为替代或补充，可以处理吹扫流以分离组分，如氢气，以便在其他地方使用分离后的组分。从甲醇合成回路中提取的吹扫流的其他用途是可取的。

7、在此背景下，尽管之前做出了努力，但仍然希望提供一种改进的生产甲醇的方法，例如提供一种在从合成气生产甲醇的同时减少温室气体排放的方法，以及一种甲醇生产装置，其解决了上述一个或多个问题和/或其他问题，和/或具有其他益处，或者至少提供了现有解决方案的替代方案。

8、因此，期望提供一种改进的甲醇生产装置。

9、进一步期望提供一种更环保的改进的甲醇生产装置。

10、进一步期望提供一种改进的甲醇生产装置和生产甲醇的方法，其利用提取的吹扫流或提取的部分吹扫流。

11、进一步期望提供一种生产甲醇的改进方法，特别是一种在从合成气生产甲醇的同时减少温室气体排放的改进方法。

12、特别地，期望提供一种生产绿色甲醇或电子甲醇的改进方法。

技术实现思路

1、本公开涉及不同的方面，每个方面都产生结合一个或多个其他方面描述的一个或多个益处和优点，并且每个方面都有一个或多个实施例，这些实施例对应于结合另一个或多个其他方面描述和/或在所附权利要求中公开的实施例。

2、根据一个方面，本文公开了甲醇生产装置的实施方案 ，该装置包括：

3、-合成系统，其包括一个或多个配置为将合成气催化转化为甲醇的合成反应器，所述合成系统配置为在合成回路中合成甲醇，

4、-提取系统，其配置为从所述合成回路中提取吹扫流，

5、-燃烧系统，其配置为燃烧至少部分所述吹扫流，所述燃烧系统包括一个或多个点火灯；以及

6、-流体导管系统，其配置为将所述吹扫流供应到所述燃烧系统，

7、其中，所述燃烧系统还配置为将所述吹扫流的一部分供应到一个或多个点火灯中的至少一个，并且其中，所述一个或多个点火灯中的至少一个配置为将供应的部分吹扫流用作燃料。

8、在生产绿色甲醇的甲醇生产装置中，合成气中的氢气和碳氧化物都是使用生物质或使用捕获的二氧化碳和绿色氢气获得的。在一些实施例中，甲醇生产装置配置为生产绿色甲醇。如果使用捕获的二氧化碳和绿色氢气（即使用可再生能源获得的电力生产的氢气）生产绿色甲醇，则生产的甲醇可称为电子甲醇。例如，绿色氢气可以通过电解水来生产，其中电解由太阳能供电，例如由太阳能电池板产生的电力。在一些实施方案中，甲醇生产装置配置为生产电子甲醇。

9、燃烧系统可以包括任何类型的合适的燃烧单元的一个或多个燃烧单元，例如一个或多个火炬和/或一个或多个热氧化器。在一些实施方案中，燃烧系统包括一个或多个火炬和/或一个或多个热氧化器。燃烧单元适用于燃烧吹扫流，吹扫流中的气体富含氢气。燃烧系统还包括一个或多个点火灯，其是更强大的燃烧器单元的点火源，例如用于热氧化器或火炬。优选地，一个或多个点火灯是专用点火灯。专用点火灯是一种配置为使用或“处理”合成气的点火灯，因此它通常无法处理如丙烷、ng（天然气）等的“正常燃料”。另见下文。每个点火灯的特征在于包括单个喷嘴。当装置处于正常运行状态时，即当合成回路正在运行并且吹扫流正从合成回路中被提取时，燃烧系统配置为将部分吹扫流供应给燃烧系统中包含的一个或多个点火灯中的至少一个，其中接收部分吹扫流的点火灯被配置为使用供应的部分吹扫流作为燃料。吹扫流的一部分可以是全部吹扫流，即整个部分。燃烧系统可配置为向一个或多个点火灯中的至少一个供应基本20%至100%的提取的吹扫流，例如供应基本35%至100%的提取的吹扫流，例如供应45%至100%的提取的吹扫流。提取系统可配置为连续或间歇地提取吹扫流。因此，有利地，当甲醇生产装置正常运行时，吹扫气体将用作点火灯的燃料，这将减少用于点火灯的其他类型燃料（如丙烷）的消耗。由于吹扫流无论如何都会燃烧，因此吹扫气体是自由燃料。如果吹扫流来源于捕获的二氧化碳和绿色氢气，则任何二氧化碳排放都是中性的，而如果吹扫流来自生物源二氧化碳和绿色氢气，则来自甲醇生产装置的二氧化碳排放是完全或几乎完全是生物源的。相比之下，如果使用另一种燃料，例如丙烷、天然气和/或lpg（液化石油气）作为点火灯燃料，甲醇生产装置可能会排放化石二氧化碳。

10、甲醇生产装置处的燃烧系统中的点火灯可配置为基本连续燃烧，以确保燃烧系统为紧急情况或其他需要时做好准备。在紧急情况下，甲醇生产装置中的燃烧系统通常进一步配置为在工艺异常条件下燃烧气体，例如紧急停机、火灾等，这可能需要释放大量气体。由于合成回路可能不是连续运行的，甲醇生产装置还可以包括点火灯燃料罐，例如丙烷罐、天然气罐和/或lpg（液化石油气）罐，从中可以供应一个或多个点火灯的二次燃料，例如，其中二次燃料可以是丙烷、天然气和/或lpg。在一些实施方案中，点火灯燃料罐配置为存储用于一个或多个点火灯中的一个或多个的燃料，因此，至少一个点火灯可以配置为使用来自点火灯燃料罐的二次燃料作为燃料。这将允许至少一个点火灯在装置运行时基本上连续燃烧。因此，虽然来自点火灯燃料罐的燃料在使用前已储存在罐内，但供应给点火灯的吹扫流的一部分可以在吹扫流被提取后，即被提取后不久供应。作为替代或补充，供应给点火灯的吹扫流的一部分在作为燃料供应给点火灯光之前可能已经被储存。此外，吹扫流可以由系统（或方法）独立于燃料系统/燃烧系统的任何要求进行设置。点火灯可以通常需要一定的热值来提供稳定的火焰。吹扫气体成分和热值可由上游系统确定，不需要调整以匹配标准点火灯系统。相反，点火灯是专用点火灯，其专用于和配置为处理一定范围的合成气组分，以便点火灯可以以预定的预期组分运行，而无需调整上游系统以满足点火灯要求。这确保了上游工艺的优化吹扫，而不是交替吹扫流或添加氢气以匹配点火灯所需的特定吹扫气体成分。

11、在一些实施例中，燃烧系统配置为从点火灯燃料罐向至少一个点火灯提供燃料，该点火灯配置为仅在供应的部分吹扫流不足以作为至少一个点火灯的燃料时使用二次燃料。因此，甲醇生产装置可配置为当吹扫流有足够量和品质可用的情况下，将部分提取的吹扫流用作至少一个点火灯的燃料，并当吹扫流没有足够量和品质不可用时，使用来自点火灯燃料罐的燃料作为至少一个点火灯的燃料。燃烧系统可配置为当确定提取的吹扫流足以为一个或多个点火灯提供燃料时，停止从点火灯燃料罐供应燃料。例如，当确定吹扫流可用于为一个或多个点火灯提供燃料时，燃烧系统可配置为停止从点火灯燃料罐供应燃料。

12、对流向一个或多个点火灯的燃料流的控制可以包括机械控制，例如经由阀门和管道，和/或计算控制，例如由配置为用于进行确定的电路或处理系统，例如对吹扫流的量和/或品质的确定。处理系统可以包括适于执行本文所述功能的任何电路和/或设备。特别地，处理系统可以包括通用或专用可编程微处理器单元，例如计算机或另一数据处理系统的中央处理单元（cpu）、数字信号处理单元（dsp）、专用集成电路（asic）、可编程逻辑阵列（pla）、现场可编程门阵列（fpga）、专用电子电路等，或其组合。

13、如果燃烧系统包括多个点火灯，则这两个或多个点火灯可以是燃烧系统内不同燃烧单元的一部分，或者燃烧系统内的一个或多个燃烧单元可以包括一个或多个点火灯。燃烧单元可以是例如火炬或热氧化器。

14、单个点火灯可配置为使用部分吹扫流作为燃料，或由点火灯燃料罐中的二次燃料提供燃料。因此，在一些实施方案中，一个或多个点火灯中的至少一个是多燃烧点火灯，其配置为由供应的吹扫流或来自点火灯燃料罐的二次燃料中的任一种提供燃料。燃烧系统可配置为使得从点火灯燃料罐到至少一个多燃烧点火灯的燃料主要地或仅当供应的吹扫流不足时供应。因此，在一些实施方案中，燃烧系统配置为当供应的吹扫流不足时，例如仅当供应的吹扫流不足时，从点火灯燃料罐向至少一个多燃烧点火灯提供燃料。

15、在一些实施方案中，燃烧系统包括两个或多个点火灯，并且除了配置为由吹扫流提供燃料的点火灯之外，至少一个点火灯配置为使用来自点火灯燃料罐的二次燃料作为燃料，例如如果供应的吹扫流不足时。

16、根据另一个方面，提供了一种由合成气生产甲醇的方法，该方法包括以下步骤：

17、-将所述合成气提供给合成系统，所述合成系统配置为在合成回路中由所述合成气合成甲醇，

18、-从所述合成回路中提取吹扫流，

19、-将所述吹扫流供应至燃烧系统，所述燃烧系统包括一个或多个点火灯，

20、-为所述一个或多个点火灯中的至少一个提供部分吹扫流用作燃料。

21、在一些实施方案中，合成气包括从生物质和/或捕获的二氧化碳中获得的碳氧化物。在一些实施方案中，其中合成气进一步包含绿色氢气。

22、在一些实施方案中，该方法还包括从点火灯燃料罐向一个或多个点火灯中的至少一个供应二次燃料，该至少一个点火灯使用所供应的二次燃料作为燃料。

23、在一些实施方案中，该方法还包括确定吹扫流是否足以为配置为由吹扫流提供燃料的至少一个点火灯提供燃料，例如吹扫流是否可用。

24、在一些实施方案中，供应二次燃料的步骤还包括当供应的吹扫流不足以作为点火灯的燃料时，将来自点火灯燃料罐的二次燃料用作点火灯的燃料。

25、在一些实施方案中，燃烧系统包括一个或多个火炬和/或一个或多个热氧化器。

26、在一些实施方案中，一个或多个点火灯中的至少一个是多燃烧点火灯，其配置为由供应的吹扫流或来自点火灯燃料罐的二次燃料提供燃料。

27、在一些实施方案中，燃烧系统包括两个或多个点火灯，并且至少一个点火灯配置为在供应的吹扫流不足的情况下使用来自点火灯燃料罐的二次燃料作为燃料，并且至少一个点火灯配置为使用部分吹扫流作为燃料。

28、根据另一个方面，提供了一种甲醇生产装置，其配置为执行本文公开的从合成气生产甲醇的方法的步骤。

29、根据另一个方面，提供了一种用于燃烧系统的点火灯，该燃烧系统配置为燃烧从甲醇合成回路中提取的吹扫流，其中该点火灯配置为由吹扫流或二次燃料（例如丙烷、天然气和/或lpg（液化石油气））提供燃料。

30、根据另一个方面，提供了一种燃烧系统，其配置为燃烧从甲醇合成回路中提取的吹扫流（例如，或优选地，在其他方面中或由其他方面提供的），该燃烧系统包括点火灯，其中点火灯配置为由吹扫流的一部分或由二次燃料（例如丙烷、天然气和/或lpg（液化石油气））提供燃料。

31、在所述方面的一些实施方案中，吹扫流是富氢吹扫流。

32、在本文公开的方面中，术语和特征涉及在其他方面中具有相同名称的术语和特征，因此在一个方面中给出的术语和功能的描述和解释在适当的改变后适用于其他方面。通过以下对实施例的详细描述并参考附图，将使附加方面、实施例、特征和优点变得显而易见。