[發(fā)明專利]一種二氧化碳捕集轉(zhuǎn)化一體化連續(xù)生產(chǎn)裝置和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210095474.3
• 申請日: 2022-01-26
• 公開（公告）號: CN114377514B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫楠楠;胡登;魏偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海高等研究院
• 主分類號: B01D53/04
• 分類號: B01D53/04;C07C9/04;C07C1/12
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 王歡歡

本發(fā)明提供一種二氧化碳捕集轉(zhuǎn)化一體化連續(xù)生產(chǎn)裝置和方法，采用二氧化碳捕集轉(zhuǎn)化一體化連續(xù)生產(chǎn)裝置，通過模式A、B切換循環(huán)，對二氧化碳捕集轉(zhuǎn)化一體化連續(xù)生產(chǎn)；模式A為工業(yè)廢氣通入第一反應(yīng)器中，二氧化碳被捕集；氫氣通入第二反應(yīng)器，與被捕集的二氧化碳反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物進入冷凝器，冷凝產(chǎn)物進入氣液分離罐分離。模式B：工業(yè)廢氣通入第二反應(yīng)器中，二氧化碳被捕集；氫氣通入第一反應(yīng)器中，與被捕集的二氧化碳反應(yīng)，產(chǎn)物進入冷凝器，冷凝產(chǎn)物進入氣液分離罐中分離。本發(fā)明實現(xiàn)同一溫度下的連續(xù)生產(chǎn)，無需進行變溫操作，且在無需脫附的情況連續(xù)收集產(chǎn)物，有效精簡二氧化碳捕集轉(zhuǎn)化流程，降低二氧化碳處置能耗，顯著提升反應(yīng)時效。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于氣體捕集、轉(zhuǎn)化技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種二氧化碳捕集轉(zhuǎn)化一體化連續(xù)生產(chǎn)裝置和方法。

背景技術(shù)

二氧化碳捕集、利用和封存(CCUS,Carbon?Capture?UtilizationStorage)是指將二氧化碳從工業(yè)排放源中分離后或直接加以利用或封存，以實現(xiàn)二氧化碳減排的工業(yè)過程。CCUS是一類公認的可實現(xiàn)大規(guī)模化石能源低碳利用的重要技術(shù)，被認為是減緩碳排放最有效的手段之一。國際能源署(IEA)的研究報告指出，CCUS是唯一能夠在發(fā)電和工業(yè)過程中大幅減少化石燃料碳排放的解決方案，是實現(xiàn)2℃目標的關(guān)鍵技術(shù)。

二氧化碳捕集轉(zhuǎn)化一體化是一種在CCUS自身框架內(nèi)發(fā)展出的集成型CCUS技術(shù)。在該過程中，排放源中的二氧化碳被吸收劑或吸附劑捕集后，無需經(jīng)過耗能耗時的解吸或脫附過程，而直接在共反應(yīng)物的存在下，轉(zhuǎn)化為下游產(chǎn)品。相比于傳統(tǒng)的先捕集后轉(zhuǎn)化的思路，一體化過程能大大降低二氧化碳處置過程的能耗，并顯著提升時效，簡化裝置，有望顯著降低CCUS技術(shù)的整體成本。如果能將二氧化碳捕集和化學(xué)轉(zhuǎn)化過程相結(jié)合，將吸附態(tài)的二氧化碳不經(jīng)過解吸步驟，直接進行轉(zhuǎn)化，就能夠規(guī)避二氧化碳捕集介質(zhì)再生過程所需的大量能耗，以低成本的方式實現(xiàn)二氧化碳的捕集轉(zhuǎn)化一體化。

目前國內(nèi)外研究二氧化碳捕集轉(zhuǎn)化一體化工作的研究人員較少，且大部分工作還停留在實驗室階段，所使用的工藝為同一反應(yīng)器內(nèi)先捕獲再轉(zhuǎn)化，未能實現(xiàn)整個過程的連續(xù)運行。如Bobadilla(Journal?of?CO₂?Utilization,2016,14:106-111)從一種從低濃度源中捕獲二氧化碳后，在同一反應(yīng)器內(nèi)加氫制一氧化碳。Miguel(Chemical?EngineeringJ.,2017,322:590-602)在同一反應(yīng)器中，將捕獲的二氧化碳直接轉(zhuǎn)化為合成天然氣，Veselovskaya(Catalyst?Today,2017,298:117-123)直接將吸附床和甲烷化反應(yīng)床結(jié)合起來，提出二氧化碳捕獲與甲烷化結(jié)合到一起的方案，該過程無法實現(xiàn)工藝的連續(xù)生產(chǎn)。

因此，需要提供一種針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足的改進技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種二氧化碳捕集轉(zhuǎn)化一體化連續(xù)生產(chǎn)裝置和方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中實現(xiàn)二氧化碳的捕集轉(zhuǎn)化一體化時，二氧化碳被捕集后需要經(jīng)解吸或脫附過程才能進行轉(zhuǎn)化，所需能耗較大、成本高的問題，以及在同一反應(yīng)器內(nèi)捕獲二氧化碳后再轉(zhuǎn)化，未能實現(xiàn)整個過程的連續(xù)運行的問題。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種二氧化碳捕集轉(zhuǎn)化一體化連續(xù)生產(chǎn)裝置，所述連續(xù)生產(chǎn)裝置包括兩個并聯(lián)設(shè)置的第一反應(yīng)器和第二反應(yīng)器，還包括第一四通閥、第二四通閥、冷凝器和氣液分離罐；

所述第一四通閥的四個接口分別與第一管線、第二管線、第三管線和第四管線連接，所述第三管線與所述第一反應(yīng)器的輸入端連接，所述第四管線與所述第二反應(yīng)器的輸入端連接；

所述第二四通閥的四個接口分別與第五管線、第六管線、第七管線和第八管線連接，所述第五管線與所述第一反應(yīng)器的輸出端連接，所述第六管線與所述第二反應(yīng)器的輸出端連接；