[發明專利]一種利用二氧化碳和水合成甲醇的裝置及方法

在審

• 申請號: 202110620397.4
• 申請日: 2021-06-03
• 公開（公告）號: CN113511955A
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: 王煥君;郭東方;汪世清;范金航;牛紅偉;劉練波;郜時旺
• 申請（專利權）人: 中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司;華能國際電力股份有限公司
• 主分類號: C07C29/152
• 分類號: C07C29/152;C07C31/04;B01D53/18;B01J19/08
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 胡炳旭

本發明屬于溫室氣體減排及資源化利用技術領域，具體涉及一種利用二氧化碳和水合成甲醇的裝置及方法。本發明提供的利用二氧化碳和水合成甲醇的裝置，包括空氣捕碳系統和甲醇合成系統；空氣捕碳系統包括依次連接的空氣壓縮裝置、二氧化碳吸收裝置、二氧化碳再生裝置、二氧化碳儲存裝置；甲醇合成系統包括依次連接的水儲存裝置、水加熱裝置、氣體混合裝置和甲醇合成裝置，所述二氧化碳儲存裝置的出氣口與氣體混合裝置的二氧化碳進氣口連接；所述甲醇合成裝置為介質阻擋放電反應器。本發明提供的利用二氧化碳和水合成甲醇的裝置可實現甲醇合成過程中CO₂的連續供應，節省了原料的運輸成本，在降低碳減排的同時實現了CO₂的資源化利用。

技術領域

本發明屬于溫室氣體減排及資源化利用技術領域，具體涉及一種利用二氧化碳和水合成甲醇的裝置及方法。

背景技術

全球氣候變化是人類可持續發展的最大威脅，應對氣候變化是關乎生存發展權的非傳統國家安全問題，應對氣候變化以控制CO₂排放為主要目標。工業以及電力行業等是CO₂的集中穩定排放源，約占CO₂排放總量的50％。針對這些固定點源的CO₂減排，主要是利用CO₂捕集與封存(CCUS)技術，此技術是一種具有大規模CO₂減排潛力的技術。但是，除了工業以及電力行業等固定點源的CO₂排放，還有接近50％分布源排放的CO₂，從空氣中直接捕碳技術可對這些分布源的CO₂進行捕集和利用。與CCUS技術從燃煤電廠捕碳不同，從空氣中直接捕碳受地點限制較小，可以在各地廣泛開展，而且，從空氣中直接捕碳能降低空氣中CO₂的濃度，可以解決“存量”的問題。

目前，人們對能源的需求量越來越大，化石燃料的儲量逐漸減少，且燃燒化石燃料造成的溫室效應問題日趨嚴重，如何將CO₂等溫室氣體轉換為有價值的清潔能源成為了一個亟需解決的問題。甲醇是CO₂加氫產物之一，它是結構最為簡單的飽和一元醇，作為基礎有機化工原料，其消費量僅次于乙烯、丙烯和苯，主要用于塑料、精細化學品、石油化工等領域。此外，甲醇也是一種新型的清潔能源，由于其具有良好的抗爆性和高辛烷值，可以作為車用燃料。目前工業上通過CO₂及氫氣制備甲醇的流程一般需要在高溫高壓的條件(30個大氣壓及200℃以上)下進行，這種高溫高壓的條件不但限制了甲醇的規?；a，而且造成了額外的能源浪費。

因此，開發一種空氣直接捕碳與利用二氧化碳和水在常溫常壓下合成甲醇的裝置和方法具有重要的意義。

發明內容

為了克服上述現有技術中空氣中二氧化碳易引起溫室效應，且利用二氧化碳制甲醇需要在高溫高壓下進行的缺點，進而提供一種空氣中直接捕碳與利用二氧化碳和水在常溫常壓下合成甲醇的裝置和方法。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種利用二氧化碳和水合成甲醇的裝置，包括空氣捕碳系統和甲醇合成系統；

空氣捕碳系統包括依次連接的空氣壓縮裝置、二氧化碳吸收裝置、二氧化碳再生裝置、二氧化碳儲存裝置；

甲醇合成系統包括依次連接的水儲存裝置、水加熱裝置、氣體混合裝置和甲醇合成裝置，所述二氧化碳儲存裝置的出氣口與氣體混合裝置的二氧化碳進氣口連接；所述甲醇合成裝置為介質阻擋放電反應器。

可選的，所述空氣捕碳系統還包括，

換熱裝置，設置于所述二氧化碳吸收裝置和二氧化碳再生裝置之間，所述換熱裝置具有富液進口、富液出口、貧液進口和貧液出口，所述換熱裝置的富液進口與二氧化碳吸收裝置的富液出口連接，所述換熱裝置的富液出口與二氧化碳再生裝置的富液進口連接。

可選的，所述換熱裝置的富液進口與二氧化碳吸收裝置的富液出口之間設置有冷富液泵；