直接电还原醇胺CO2捕集液制合成气的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种直接电还原醇胺CO2捕集液制合成气的系统，该系统主要包括：吸收塔，该吸收塔用于使含CO2的气体与醇胺吸收溶液接触，以生产醇胺CO2捕集液和耗尽CO2的气体；以及电解槽：该电解槽用于将醇胺CO2捕集液电化学转化，以产生包括CO和H2的合成气以及胺基CO2贫液。本发明专利技术还公开了该直接电还原醇胺CO2捕集液制合成气的方法。本发明专利技术所提供的直接电还原醇胺CO2捕集液制合成气的系统，验证了电还原乙醇胺CO2捕集液制合成气的可行性，有效解决了现有醇胺法体系解吸CO2能耗高及后续CO2处理复杂等的问题。处理复杂等的问题。处理复杂等的问题。

【技术实现步骤摘要】
直接电还原醇胺CO2捕集液制合成气的系统和方法


[0001]本专利技术属于二氧化碳捕集
，具体涉及一种直接电还原醇胺CO2捕集液制合成气的系统和方法。

技术介绍

[0002]化石能源的使用极大地加快了人类文明的发展速度，并早已成为现代社会不可分割的一部分。早在2015年，化石燃料就已分别占全球和中国能源消费的86％和89％，并且该比例在未来短时间内难以降低。使用不可再生能源在方便我们日常生活的同时，也对地球的生态造成了严重的影响。大气中浓度持续升高的CO2形成了温室效应，使得冰川融化、海平面上升等一系列问题出现。传统的醇胺法捕集CO2技术，指利用醇胺溶液先定向化学吸附烟气等工业废气中的CO2，再通过加热捕集液使CO2脱附并分离封存以做他用。该方法因为工业流程简单，已经大规模地应用于水泥生产、钢铁制造等产业的烟气降碳。但是，该方法中解吸CO2通常将捕集液加热至100℃以上，并且该过程中近50％的能耗用于捕集液升温和溶液中水的蒸发，热力学效率极低，仅为 16.23％。
[0003]为此，本申请提出将醇胺法捕集CO2与电化学CO2还原结合，直接电还原捕集液中的CO2以得到CO、HCOOH等化学原料，实现CO2的原位捕集及还原，同时达到节能降碳的目的。该技术无需醇胺法中加热捕集液的工序，同时也对CO2进行了合理利用，省去了原方法中脱附后CO2的后续分离封存及利用等工序；毫无疑问，在各国越来越重视碳排放的今天，该方法具有较大的发展潜力。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的主要目的在于提供一种直接电还原醇胺CO2捕集液制合成气的系统，旨在解决现有醇胺法体系解吸CO2能耗高以及后续CO2处理复杂等的问题。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0006]第一方面：一种直接电还原醇胺CO2捕集液制合成气的系统，所述系统包括：
[0007]吸收塔，所述吸收塔用于使含CO2的气体与醇胺吸收溶液接触，以生产醇胺CO2捕集液和耗尽CO2的气体；
[0008]电解槽，所述电解槽用于将所述醇胺CO2捕集液电化学转化，以产生包括CO和H2的合成气以及胺基CO2贫液。
[0009]在某些具体实施例中，所述电解槽包括阳极室和阴极室，其中允许碱性电解质溶液流过所述阳极室，并且其中将醇胺CO2捕集液转化为包括所述CO和 H2的合成气是在所述阴极室中进行的。
[0010]在某些具体实施例中：
[0011]还包括用于将所述胺基CO2贫液再循环到所述吸收塔的回流管路，用于将阳极液循环到所述阳极室的回流管路。
[0012]在某些具体实施例中，所述电解槽中的电解温度为20
‑
70℃；
[0013]进一步，所述醇胺吸收溶液选自一乙醇胺、二乙醇胺、二异丙醇胺和甲基二乙醇胺中的至少一种；
[0014]进一步，所述醇胺吸收溶液的质量浓度为25
‑
35％；
[0015]进一步，所述碱性电解质溶液包括KOH或NaOH水性溶液，且所述KOH 或NaOH水性溶液的浓度为1mol/L；
[0016]进一步，所述阴极液中还包括有KCl溶液，且所述KCl溶液的摩尔浓度为1
‑
3mol/L。
[0017]在某些具体实施例中，烟气通过压缩机富集后被送入吸收塔。
[0018]进一步：所述电解槽的电能供应选自电网、太阳能、风能中的一种。
[0019]本专利技术的目的在于还提供了一种使用前述的系统制合成气的方法，包括以下步骤：
[0020]1)使含有CO2的气体与水性吸收溶液接触，以生产醇胺CO2捕集液和耗尽CO2的气体；
[0021]2)使捕集液中的醇胺CO2捕集液经电化学转化，以生产包括CO和H2的合成气及胺基CO2贫液。
[0022]在某些具体实施例中，所述电化学转化包括：步骤2)中所述电化学转化包括：在提供有碱性电解质溶液的电解槽中，将所述醇胺CO2捕集液转化为所述包括CO和H2的合成气并产生胺基CO2贫液。
[0023]在某些具体实施例中，将所述胺基CO2贫液再循环到所述醇胺吸收溶液中，以与所述含CO2的气体接触。
[0024]进一步，还包括脱硫后烟气被压缩机压缩，所述被压缩机压缩后的气体先通过热泵，然后进入到电解槽。
[0025]本专利技术所提供的直接电还原醇胺CO2捕集液制合成气的方法，其涉及到反应流程及主要的化学方程式如下：
[0026]吸收反应：
[0027][0028]阴极反应：
[0029]RNHCOO
‑
+2H
z
O+2e
‑
‑
,RNH2+CO+3OH
‑
[0030]阴极副反应：
[0031]2H2O+2e
－
→
2OH
－
+H2[0032]阳极反应：
[0033]4OH
－
+4e
－
→
2H2O+O2[0034]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下优点：
[0035]1)本专利技术所提供的系统，通过设置将胺基CO2贫液再循环到吸收塔的回流管路，以及设置将阳极液循环到阳极室的回流管路，使得阳极液和阴极液得到循环利用，节约能源。
[0036]2)本专利技术所提供的系统，通过将烟气中CO2的捕集(吸收塔)与电化学 CO2还原制合成气耦合起来，实现了烟气中CO2原位捕集及还原转化一体生产合成气等；其省去了醇胺法中加热捕集液的工序，将再生CO2所需的电解热用于电解捕集液，大大节约了能源损耗，同时也对CO2进行了合理利用，节省了原方法中脱附后CO2的后续分离封存，进而同时达到了节
能降碳的目的。
[0037]3)本专利技术所提供的系统，关于醇胺法和CO2RR整体过程的系统构建依旧一片空白，本申请验证了电还原醇胺CO2捕集液的可行性，进一步的验证了电还原醇胺CO2捕集液制合成气的可行性，为后续耦合费托合成提供了技术支持，其具有较大的发展潜力。
[0038]4)本专利技术所提供的系统，其电能供应除了可以来自水力发电站(电网) 的电能输出装置，还可以来自太阳能电厂(太阳能)、风力发电站(风能)的电能输出装置，具有绿色、清洁、安全和可持续的特点，为节能减排和新能源资源的综合利用提供了新的途径。
附图说明
[0039]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0040]图1为本专利技术所提供的直接电还原醇胺CO2捕集液制合成气的系统连接示意图；
[0041]图2为图1系统中EMA捕集液吸收CO2时的温度变化趋势图；
[0042]图3为图1系统用于电化学还原CO2时的FEco图。
[0043]其中附图标记：
[0044]吸收塔1；富液泵2；换热器3；压缩机4；电解槽5；阳极液泵本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直接电还原醇胺CO2捕集液制合成气的系统，其特征在于，所述系统包括：吸收塔，所述吸收塔用于使含CO2的气体与醇胺吸收溶液接触，以生产醇胺CO2捕集液和耗尽CO2的气体；电解槽，所述电解槽用于将所述醇胺CO2捕集液电化学转化，以产生包括CO和H2的合成气以及胺基CO2贫液。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电解槽包括阳极室和阴极室，其中允许碱性电解质溶液流过所述阳极室，并且其中将所述醇胺CO2捕集液转化为包括所述CO和H2的合成气是在所述阴极室中进行的。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括用于将所述胺基CO2贫液再循环到所述吸收塔的回流管路，用于将阳极液循环到所述阳极室的回流管路。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述电解槽中的电解温度为20
‑
70℃；所述醇胺吸收溶液选自一乙醇胺、二乙醇胺、二异丙醇胺和甲基二乙醇胺中的至少一种；所述醇胺吸收溶液的质量浓度为25
‑
35％；所述碱性电解质溶液包括KOH或NaOH水性...

【专利技术属性】
技术研发人员：付乾，廖强，龚礼，张亮，李俊，朱恂，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：