一种利用二氧化碳和水合成甲醇的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于温室气体减排及资源化利用技术领域，具体涉及一种利用二氧化碳和水合成甲醇的装置。本实用新型专利技术提供的利用二氧化碳和水合成甲醇的装置，包括空气捕碳系统和甲醇合成系统；空气捕碳系统包括依次连接的空气压缩装置、二氧化碳吸收装置、二氧化碳再生装置、二氧化碳储存装置；甲醇合成系统包括依次连接的水储存装置、水加热装置、气体混合装置和甲醇合成装置，所述二氧化碳储存装置的出气口与气体混合装置的二氧化碳进气口连接；所述甲醇合成装置为介质阻挡放电反应器。本实用新型专利技术提供的利用二氧化碳和水合成甲醇的装置可实现甲醇合成过程中CO2的连续供应，节省了原料的运输成本，在降低碳减排的同时实现了CO2的资源化利用。源化利用。源化利用。

【技术实现步骤摘要】
一种利用二氧化碳和水合成甲醇的装置


[0001]本技术属于温室气体减排及资源化利用
，具体涉及一种利用二氧化碳和水合成甲醇的装置。

技术介绍

[0002]全球气候变化是人类可持续发展的最大威胁，应对气候变化是关乎生存发展权的非传统国家安全问题，应对气候变化以控制CO2排放为主要目标。工业以及电力行业等是CO2的集中稳定排放源，约占CO2排放总量的50％。针对这些固定点源的CO2减排，主要是利用CO2捕集与封存(CCUS)技术，此技术是一种具有大规模CO2减排潜力的技术。但是，除了工业以及电力行业等固定点源的CO2排放，还有接近50％分布源排放的CO2，从空气中直接捕碳技术可对这些分布源的CO2进行捕集和利用。与CCUS技术从燃煤电厂捕碳不同，从空气中直接捕碳受地点限制较小，可以在各地广泛开展，而且，从空气中直接捕碳能降低空气中CO2的浓度，可以解决“存量”的问题。
[0003]目前，人们对能源的需求量越来越大，化石燃料的储量逐渐减少，且燃烧化石燃料造成的温室效应问题日趋严重，如何将CO2等温室气体转换为有价值的清洁能源成为了一个亟需解决的问题。甲醇是CO2加氢产物之一，它是结构最为简单的饱和一元醇，作为基础有机化工原料，其消费量仅次于乙烯、丙烯和苯，主要用于塑料、精细化学品、石油化工等领域。此外，甲醇也是一种新型的清洁能源，由于其具有良好的抗爆性和高辛烷值，可以作为车用燃料。目前工业上通过CO2及氢气制备甲醇的流程一般需要在高温高压的条件(30个大气压及200℃以上)下进行，这种高温高压的条件不但限制了甲醇的规模化生产，而且造成了额外的能源浪费。
[0004]因此，开发一种空气直接捕碳与利用二氧化碳和水在常温常压下合成甲醇的装置具有重要的意义。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术中空气中二氧化碳易引起温室效应，且利用二氧化碳制甲醇需要在高温高压下进行的缺点，进而提供一种空气中直接捕碳与利用二氧化碳和水在常温常压下合成甲醇的装置和方法。
[0006]为了达到上述目的，本技术采用以下技术方案予以实现：
[0007]一种利用二氧化碳和水合成甲醇的装置，包括空气捕碳系统和甲醇合成系统；
[0008]空气捕碳系统包括依次连接的空气压缩装置、二氧化碳吸收装置、二氧化碳再生装置、二氧化碳储存装置；
[0009]甲醇合成系统包括依次连接的水储存装置、水加热装置、气体混合装置和甲醇合成装置，所述二氧化碳储存装置的出气口与气体混合装置的二氧化碳进气口连接；所述甲醇合成装置为介质阻挡放电反应器。
[0010]可选的，所述空气捕碳系统还包括，
[0011]换热装置，设置于所述二氧化碳吸收装置和二氧化碳再生装置之间，所述换热装置具有富液进口、富液出口、贫液进口和贫液出口，所述换热装置的富液进口与二氧化碳吸收装置的富液出口连接，所述换热装置的富液出口与二氧化碳再生装置的富液进口连接。
[0012]可选的，所述换热装置的富液进口与二氧化碳吸收装置的富液出口之间设置有冷富液泵；
[0013]所述换热装置的富液出口与二氧化碳再生装置的富液进口之间设置有依次连接的富液储存装置和热富液泵；
[0014]所述二氧化碳再生装置和二氧化碳储存装置之间设置有二氧化碳压缩装置。
[0015]可选的，所述二氧化碳再生装置具有富液进口、二氧化碳出口、贫液进口和贫液出口，所述二氧化碳再生装置的贫液出口与换热装置的贫液进口之间设置有热贫液泵；
[0016]所述二氧化碳再生装置的贫液出口和贫液进口之间设置有加热装置。
[0017]可选的，所述二氧化碳吸收装置具有空气进口、富液出口、贫液进口和空气出口，所述空气压缩装置的出气口与二氧化碳吸收装置的空气进口连接，所述换热装置的贫液出口与二氧化碳吸收装置的贫液进口之间设置有依次连接的贫液储存装置和冷贫液泵。
[0018]可选的，所述气体混合装置具有二氧化碳进气口、水蒸气进气口和混合气体出气口，所述二氧化碳储存装置的出气口与气体混合装置的二氧化碳进气口之间设置有二氧化碳阀门，所述水加热装置和气体混合装置的水蒸气进气口之间设置有水蒸气阀门；所述水储存装置和水加热装置之间设置有水泵。
[0019]可选的，所述二氧化碳吸收装置为二氧化碳吸收塔，吸收塔内设置有二氧化碳吸收剂；
[0020]所述二氧化碳再生装置为二氧化碳再生塔。
[0021]可选的，还包括可再生能源发电系统，所述可再生能源发电系统产生的弃电为空气捕碳系统和甲醇合成系统供电。
[0022]本技术提供一种利用二氧化碳和水合成甲醇的方法，采用上述所述的装置进行。
[0023]可选的，所述方法包括如下步骤：当可再生能源发电系统具有弃电输出时，驱动空气捕碳系统工作，利用化学吸收法直接从空气中捕集二氧化碳，捕集得到的二氧化碳在甲醇合成系统中与水重整合成为甲醇。
[0024]与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
[0025]本技术提供的利用二氧化碳和水合成甲醇的装置，利用空气捕碳系统从空气中直接捕碳，然后利用甲醇合成系统中介质阻挡放电反应器，基于等离子体的CO2和水重整合成甲醇，实现了甲醇合成过程中CO2的连续供应，节省了原料的运输成本，在降低碳减排的同时实现了CO2的资源化利用。
[0026]进一步的，利用可再生能源发电系统产生的弃电为空气捕碳系统和甲醇合成系统供电，不仅不会对可再生能源发电系统产生影响，还有效解决了可再生能源的弃电问题，且可再生能源储量丰富，在开发利用过程中对环境影响较小，利用波动性新能源驱动捕碳系统直接从空气中捕集CO2，能够降低空气中CO2含量，并且在捕碳过程中不产生附加的CO2，是缓解全球气候变化的重要途径之一。利用介质阻挡放电反应器，基于等离子体技术，实在了常温常压下CO2的资源化利用，与CO2和氢气催化加氢制甲醇相比，既减少了反应流程，还能
避免电解水制氢所需要的额外能耗。可再生能源发电、空气直接捕碳和甲醇合成三者有效集成，整个系统可灵活运行，当有弃电时系统运行，无弃电时系统可以停止运行；同时富液储存装置、贫液储存装置、二氧化碳储存装置、水储存装置的存在，将捕碳的吸收环节、捕碳的解析环节、CO2的利用环节独立控制，有利于提高集成系统接受波动性新能源的能力。设备安装受地点约束较少，适用于有可再生能源发电的多种场所。即本技术提供的装置通过再生能源发电系统，空气捕碳系统和甲醇合成系统的集成，实现了利用可再生能源驱动空气直接捕碳与利用CO2和水在常温常压下合成甲醇，既实现了可再生能源弃电的消纳问题，同时还达到了碳减排、CO2资源化利用的多重目标。
附图说明
[0027]图1为本技术利用二氧化碳和水合成甲醇的装置的示意图；
[0028]图2为本技术利用可再生能源发电系统驱动的二氧化碳和水合成甲醇的装置的示意图；
[0029]图3为介质阻挡放电反应器结构示意图。
[0030]其中：1
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用二氧化碳和水合成甲醇的装置，其特征在于，包括空气捕碳系统和甲醇合成系统；空气捕碳系统包括依次连接的空气压缩装置、二氧化碳吸收装置、二氧化碳再生装置、二氧化碳储存装置；甲醇合成系统包括依次连接的水储存装置、水加热装置、气体混合装置和甲醇合成装置，所述二氧化碳储存装置的出气口与气体混合装置的二氧化碳进气口连接；所述甲醇合成装置为介质阻挡放电反应器。2.根据权利要求1所述的利用二氧化碳和水合成甲醇的装置，其特征在于，所述空气捕碳系统还包括，换热装置，设置于所述二氧化碳吸收装置和二氧化碳再生装置之间，所述换热装置具有富液进口、富液出口、贫液进口和贫液出口，所述换热装置的富液进口与二氧化碳吸收装置的富液出口连接，所述换热装置的富液出口与二氧化碳再生装置的富液进口连接。3.根据权利要求2所述的利用二氧化碳和水合成甲醇的装置，其特征在于，所述换热装置的富液进口与二氧化碳吸收装置的富液出口之间设置有冷富液泵；所述换热装置的富液出口与二氧化碳再生装置的富液进口之间设置有依次连接的富液储存装置和热富液泵；所述二氧化碳再生装置和二氧化碳储存装置之间设置有二氧化碳压缩装置。4.根据权利要求3所述的利用二氧化碳和水合成甲醇的装置，其特征在于，所述二氧化碳再生装置具有富液进口、二氧化碳出口、贫液进...

【专利技术属性】
技术研发人员：王焕君，郭东方，汪世清，范金航，牛红伟，刘练波，郜时旺，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：