一种用于浮式制氢平台的制甲醇系统的制作方法

本技术涉及浮式平台绿氢制甲醇，尤其是涉及一种用于浮式制氢平台的制甲醇系统。

背景技术：

1、海上风电制氢是将海上风电与电解水制氢技术相结合，利用海上丰富的风力资源进行发电，再通过电解水的方式将电能转化为氢气。海上风能资源丰富，具有可持续性，适合作为大型海上电解水制氢的能量来源。

2、然而相关技术中，氢气的储运过程不仅涉及高昂的成本投入，而且在安全性能方面存在显著的不足，这使得其在实际应用中面临诸多挑战。特别是在海上风电制氢的情境下，由于风力发电本身的电力输出具有显著的间歇性和不稳定性，这种波动性难以被有效消纳，直接影响了以绿氢为基础合成甲醇工艺的柔性、产率和纯度。

3、因此有必要开发一种新型的用于浮式制氢平台的制甲醇系统，以改善相关技术中存在的上述问题。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种用于浮式制氢平台的制甲醇系统，能够提高绿氢制甲醇的工艺柔性，以及甲醇的产率和纯度，

2、本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、本实用新型提供的一种用于浮式制氢平台的制甲醇系统，包括：供气装置、合成装置、分离装置、储存装置和监测控制装置；所述供气装置用于获取浮式平台的氢并混合二氧化碳，以获得待反应气；所述合成装置连接所述供气装置，用于合成粗甲醇及副反应物；所述分离装置连接所述合成装置，用于分离获得精甲醇；所述储存装置连接所述分离装置，用于储存所述精甲醇；其中，所述供气装置设置有变频模块，所述监测控制装置连接所述变频模块，用于根据所述浮式平台的氢源波动调节压缩，以稳定所述待反应气供气压力。

4、进一步地，所述分离装置包括第一分离模块和第二分离模块，所述合成装置、所述第一分离模块、所述第二分离模块和所述储存装置依次连接。

5、进一步地，所述分离装置还包括膜分离模块，所述膜分离模块设置于所述第二分离模块和所述储存装置之间。

6、进一步地，所述第二分离模块连接所述供气装置，用于将分离获得的未反应物再输送至所述供气装置，以参与合成。

7、进一步地，所述制甲醇系统还包括循环装置，所述循环装置连接所述第一分离模块和所述合成装置，用于将分离获得的未反应物再输送至所述合成装置，以参与合成；其中，所述循环装置设置有变频模块，以稳定供气压力。

8、进一步地，所述循环装置还包括驰放模块，所述驰放模块连接至所述变频模块和所述第一分离模块之间，用于处理和驰放所述第一分离模块的分离物。

9、进一步地，所述合成装置包括换热器和反应器，所述供气装置经所述换热器连接至所述反应器，所述反应器经所述换热器连接至所述分离装置，用于利用反应热预加热所述待反应气。

10、进一步地，所述合成装置包括反应器，所述反应器为气冷式反应器；所述分离装置包括分离器，分离器为多液位计监测连锁的型式。

11、进一步地，所述监测控制装置包括控制单元和传感器，所述传感器包括流量传感器、液位传感器、温度传感器和压力传感器，所述流量传感器设置于所述供气装置，所述液位传感器设置于所述分离装置，所述温度传感器设置于所述合成装置，所述压力传感器设置于所述合成装置。

12、本实用新型提供的一种用于浮式制氢平台的制甲醇方法，包括如下步骤：

13、s01：获取浮式平台的氢并混合二氧化碳，以获得待反应气；

14、s02：根据所述浮式平台的氢源波动调节压缩，以稳定所述待反应气的供气压力；

15、s03：使所述待反应气反应，以获得粗甲醇及副反应物；

16、s04：分离所述粗甲醇及副反应物，以获得精甲醇；

17、s05：储存所述精甲醇。

18、进一步地，在步骤：获取浮式平台的氢并混合二氧化碳，以获得待反应气，中还包括：

19、根据获取的氢流量调节所混合的二氧化碳流量。

20、进一步地，在步骤：使所述待反应气反应，以获得粗甲醇及副反应物，之前还包括：

21、获取所述待反应气中的氢摩尔分率和二氧化碳摩尔分率；

22、根据所述氢摩尔分率和所述二氧化碳摩尔分率与设定值的比较关系，输出待反应气。

23、进一步地，所述比较关系为：氢摩尔分率与0.75的差值小于设定值0.01，且二氧化碳摩尔分率与0.25的差值小于设定值0.01。

24、进一步地，在步骤：分离所述粗甲醇及副反应物，以获得精甲醇，中使用至少两个分离器，还包括：

25、获取第一分离器的液位；

26、根据所述第一分离器的液位和设定值的比较关系，将所述第一分离器的液相输送至第二分离器，以降低所述第一分离器的液位。

27、与现有技术相比，本实用新型提供的制甲醇系统具有如下有益效果：

28、1、本实用新型采用绿氢作为原料来制备甲醇，实现了绿氢能源消纳，甲醇便于储存和运输，还提升了整体的安全性。通过在供气装置中引入变频模块，匹配浮式平台上氢源的波动情况，能够有效适应宽域范围内的气源波动，从而大幅降低设备的启停频率，确保在浮式平台复杂工况下仍能连续稳定运行，这不仅显著提升了工艺负荷柔性，还提高了甲醇的产能和纯度。

29、2、本实用新型通过设置至少两级分离模块，对合成装置中的反应物进行高效分离。分离器具备抗8°倾角波动的强大能力，当第一级分离模块中的液相物液位升高时，自动通过阀门引导部分液相物进入第二级分离模块进行进一步分离。这将分离模块的液位维持在一个较低的状态，有效减小了海上晃动工况对分离过程的影响，从而显著降低了因液位波动引发的串压、气液夹带等安全风险，确保了整个分离过程的可靠性。

30、3、本实用新型采用膜分离模块对粗甲醇进行纯化处理，替代了传统的高塔精馏工艺，通过膜分离技术不仅避免了高径比设备在浮式平台晃动工况下的稳定性风险，还避免了液面波动带来的液泛、雾沫夹带等问题，大幅提升了甲醇纯化的效率和效果。

31、4、本实用新型通过流量传感器和阀门控制系统，实时调控二氧化碳与绿氢的进气量，确保两者的流量比例始终满足反应所需的化学计量比，显著提升了反应效率，确保了甲醇的高效合成，从而实现甲醇生产的高效化和稳定化。

32、5、本实用新型通过多个反应器温度位点连锁动态调节控制，减小温度波动抑制副反应，提高催化剂使用寿命。

33、6、本实用新型中合成装置的反应器采取气冷式反应器，避免了气袋生成导致催化剂床层冷却不均匀产生热点，更适合海上作业环境；

34、7、本实用新型中分离装置的分离器采用多个液位计监测连锁的型式，避免海上页面晃动导致单个液位计液位测量不准确，提升安全性；

35、8、本实用新型中合成装置还包括降温旁路，降温旁路分别连接塔前缓冲罐和反应器，降温旁路上设有控制阀门，监测控制装置连接该控制阀门，在反应器温度过高时，控制降温旁路导通，使压缩后的待反应气经降温旁路直接输送进反应器，实现对反应器冷却催化剂床层降温，延长催化剂寿命，有利于减少副反应提高甲醇纯度。