[發明專利]一種間歇式二氧化碳捕集與轉化耦合的裝置及其操作方法

在審

• 申請號: 202010431517.1
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111690946A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 周屈蘭;朱建軍;徐德全;黃少軒;王梓程;李娜
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C25B3/04
• 分類號: C25B3/04;C25B9/08;C25B9/04;C07C29/76;C07C31/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李鵬威

本發明公開了一種間歇式二氧化碳捕集與轉化耦合的裝置及其操作方法，包括：CO₂捕集器、CO₂解吸裝置、CO₂催化轉化裝置和甲醇膜分離裝置；CO₂捕集器設置有富液出口和貧液入口；CO₂解吸裝置設置有富液入口、堿液入口和堿液出口；其中，CO₂解吸裝置設置有CO₂分離膜，用于從富液中分離出CO₂；CO₂催化轉化裝置設置有質子交換膜，用于在陰極和陽極之間傳遞氫離子；甲醇膜分離裝置設置甲醇分離膜，用于分離甲醇水溶液。本發明能夠實現低濃度二氧化碳的捕集，捕集后可就地轉化，以減少儲存與運輸成本；利用太陽能為二氧化碳捕集和CO2催化轉化裝置供能，可降低能耗，提高經濟性。

技術領域

本發明屬于二氧化碳捕集與二氧化碳催化轉化技術領域，特別涉及一種間歇式二氧化碳捕集與轉化耦合的裝置及其操作方法。

背景技術

現行的二氧化碳捕集技術，國內外都已經相對成熟，很多大型電廠為了降低碳排放量都已經大面積的采用碳捕集技術；但是，當前只能做到燃燒后捕集這一種捕集技術的工業化應用，僅限于在二氧化碳濃度較高的環境下進行，且成本極高。其次，在化學上對二氧化碳進行轉化才是解決碳排放問題的一勞永逸之策，現行二氧化碳捕集技術無法在后續過程對二氧化碳進行化學轉化。再者，目前工業上常見的對二氧化碳進行單一熱催化轉化的技術卻有著能耗高、成本高、轉化效率低等弊端，不利于高效可持續發展。

綜上，隨著對環保、降低能耗和經濟性等要求的不斷提高，現有的二氧化碳捕集技術和單一的熱催化轉化技術已經逐漸無法適應需求，亟需一種新的間歇式二氧化碳捕集與轉化耦合的裝置及其操作方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種間歇式二氧化碳捕集與轉化耦合的裝置及其操作方法，以解決上述存在的一個或多個技術問題。本發明能夠實現低濃度二氧化碳的捕集，捕集后可就地轉化，以減少儲存與運輸成本；利用太陽能為二氧化碳捕集和CO2催化轉化裝置供能，可降低能耗，提高經濟性。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明的一種間歇式二氧化碳捕集與轉化耦合的裝置，包括：CO₂捕集器、CO₂解吸裝置、CO₂催化轉化裝置和甲醇膜分離裝置；

所述CO₂捕集器設置有富液出口和貧液入口；

所述CO₂解吸裝置設置有富液入口、堿液入口和堿液出口；其中，所述CO₂解吸裝置設置有CO₂分離膜，用于從富液中分離出CO₂；

所述CO₂催化轉化裝置設置有第一進料口、負電極、正電極、平衡口和產物出口；其中，所述CO₂催化轉化裝置設置有質子交換膜，用于在陰極和陽極之間傳遞氫離子；

所述甲醇膜分離裝置設置有第二進料口、未透出口和蒸汽出口；其中，所述甲醇膜分離裝置設置甲醇分離膜，用于分離甲醇水溶液；

其中，所述CO₂捕集器的富液出口通過富液傳輸管道與所述CO₂解吸裝置的富液入口相連通；所述CO₂解吸裝置的堿液出口通過第一管路與所述CO₂催化轉化裝置設置的第一進料口相連通；所述CO₂催化轉化裝置的產物出口通過產物輸送管路與所述甲醇膜分離裝置的第二進料口相連通。

本發明的進一步改進在于，所述甲醇膜分離裝置的未透出口通過第二管路與所述CO₂催化轉化裝置的第一進料口相連通；