一种基于可再生能源的二氧化碳利用装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于可再生能源二氧化碳利用装置与方法，该装置包括：烟气预处理系统、二氧化碳分离系统、二氧化碳升压系统、电解水系统、氢气升压系统、反应系统、甲醇储存、输送系统；烟气预处理系统设置有烟气入口和净化烟气出口，净化烟气出口通过管线依次连接所述二氧化碳分离系统、二氧化碳升压系统和所述反应系统；电解水系统设置有弃电电源输入口、氧气出口和两个氢气出口，任意一个所述氢气出口通过管线依次连接所述氢气升压系统和所述反应系统。所述的方法利用可再生能源发电制氢，利用电解水生产的氢气和分离出的二氧化碳反应生成甲醇，避免了二氧化碳的储存和运输问题，可以作为化工原料或汽车燃料，降低了对石油资源的依赖度。油资源的依赖度。油资源的依赖度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于可再生能源的二氧化碳利用装置与方法


[0001]本专利技术涉及清洁能源
，具体涉及一种基于可再生能源的二氧化碳利用装置与方法。

技术介绍

[0002]大量化石能源燃烧排放的二氧化碳是引起全球温室效应的主要原因之一。缓解温室效应一方面是减少化石燃料的使用量，另一方面是开发新技术对二氧化碳进行捕集、封存或利用(CCS或CCUS)。国内钢铁、水泥、石油化工、煤炭等工业领域存在大量的二氧化碳排放。目前，烟气中二氧化碳回收主要通过化学吸收和变压吸附技术，得到的工业级或食品级二氧化碳市场容量有限，产品附加值较低。实现二氧化碳的节能减排，亟需解决其高附加值利用问题。
[0003]二氧化碳是含碳化合物和碳的最终氧化产物，其性质稳定，易于储存和运输。若能对其进行有效利用，不仅可以缓解温室气体效应，还能实现资源的循环利用。随着技术进步和社会经济发展，以风电、光电和水电等非碳可再生能源占比逐年提高。风电和光电输出的不连续性和稳定性，其外输通道受限，导致光电、风电上网困难，弃光、弃风现象严重，导致资源和能源的巨大浪费。
[0004]二氧化碳与氢气反应可以生成甲烷、甲醇等化工产品。二氧化碳可以广泛来源于化石燃料燃烧后排放的尾气中分离，而氢气可以来源于弃风电、光电水电解制氢。根据市场需求和反应催化剂体系的不同，将两者有机结合，实现可再生能源的高效利用、二氧化碳资源化利用和节能减排。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提出一种基于可再生能源的二氧化碳利用系统与方法，该系统利用化石燃料燃烧后烟气二氧化碳分离技术实现二氧化碳的富集，再通过弃风电、弃光电等可再生能源电解制氢产生高品质氢气，并进一步将二氧化碳和氢气升压后合成甲醇。该系统一方面利用了烟气站中的二氧化碳，减少了温室气体排放量，另一方面采用弃风电、弃光电等可再生能源电解制氢，避免了弃风弃光能源的浪费，并进一步通过二氧化碳和氢气合成甲醇，可以作为化工产品或燃油调合组分，降低对石油资源的依赖。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种基于可再生能源的二氧化碳利用装置，所述的装置包括：烟气预处理系统、二氧化碳分离系统、二氧化碳升压系统、电解水系统、氢气升压系统、反应系统、甲醇储存、输送系统；
[0007]所述烟气预处理系统设置有烟气入口和净化烟气出口，所述净化烟气出口通过管线依次连接所述二氧化碳分离系统、所述二氧化碳升压系统和所述反应系统；
[0008]所述电解水系统设置有弃电电源输入口、氧气出口和两个氢气出口，任意一个所述氢气出口通过管线依次连接所述氢气升压系统和所述反应系统；
[0009]所述二氧化碳分离系统、所述二氧化碳升压系统和所述氢气升压系统均设置有独立的入口和出口，所述反应系统设置有二氧化碳入口、氢气入口和甲醇出口，所述甲醇出口通过管线连接所述甲醇储存、输送系统的入口。
[0010]本专利技术的第二方面提供一种基于可再生能源的二氧化碳利用方法，所述的方法包括以下步骤：
[0011]1)将烟气送入烟气预处理系统中升压并除去烟气中的固体颗粒得到净化烟气，所述净化烟气送入二氧化碳分离系统经过除杂、溶液吸收、解吸附并干燥后得高纯二氧化碳，将高纯二氧化碳送入二氧化碳升压系统再升压得升压二氧化碳；
[0012]2)利用弃电电源，电解水系统中得到1#低压氢气、2#低压氢气和高纯氧气，2#低压氢气经过氢气升压系统升压得1#高压氢气；
[0013]3)将所述升压二氧化碳和1#高压氢气送入反应系统进行催化加氢得甲醇产物；
[0014]4)将所述甲醇产物送至甲醇储存、输送系统。
[0015]本专利技术的效果是：
[0016]1、本专利技术提出的可再生能源的二氧化碳利用方法，减少了化石燃料燃烧过程中的二氧化碳排放，有助于减轻温室效应的目的。
[0017]2、本专利技术提出的可再生能源的二氧化碳利用方法，充分利用弃风电、弃光电、弃水电等可再生能源发电制氢，实现间歇性电能向氢能(绿氢)的转化，避免了能源的浪费。
[0018]3、本专利技术提出的可再生能源的二氧化碳利用方法，充分利用弃风电、弃光电、弃水电等可再生能源发电制氧，制备的氧气通过送入现有加热炉中实现富氧燃烧，不仅提高加热炉热效率，而且提升了烟气中二氧化碳浓度，降低了烟气二氧化碳分离成本。
[0019]4、本专利技术提出的可再生能源的二氧化碳利用方法，利用电解水生产的氢气和烟气中分离的二氧化碳作为原料，进一步反应生成甲醇，避免了二氧化碳的储存和运输问题。
[0020]5、本专利技术提出的可再生能源的二氧化碳利用方法，反应生成的甲醇，可以作为化工原料或汽车燃料，降低了对石油资源的依赖度，丰富了化工产品的来源多样性，降低了全社会二氧化碳排放总量。
[0021]6、本专利技术提出的可再生能源的二氧化碳利用方法，可以将生成的甲醇进一步送至燃料电池氢气站，将其通过甲醇制氢，得到高纯度的氢气，实现氢气高效、安全获取，是一种较好的储氢介质，具有绿色环保特性。
[0022]本专利技术的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0023]通过结合附图对本专利技术示例性实施方式进行更详细的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本专利技术示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0024]图1是本专利技术提供的一种具体实施方式的流程示意图。
[0025]图2是本专利技术提供的另一种具体实施方式的流程示意图。
[0026]图3是本专利技术提供的第三种具体实施方式的流程示意图。
[0027]附图标记说明：
[0028]1‑
烟气，2
‑
弃电电源，3
‑
高纯氧气，4
‑
1#低压氢气，5
‑
2#低压氢气，6
‑
1#高压氢气，
7
‑
净化烟气，8
‑
高纯二氧化碳，9
‑
升压二氧化碳，10
‑
2#高压氢气，11
‑
3#高压氢气，12
‑
甲醇产品，13
‑
输送甲醇；
[0029]100
‑
烟气系统，101
‑
电解水系统，102
‑
烟气预处理系统，103
‑
二氧化碳分离系统，104
‑
二氧化碳升压系统，105
‑
反应系统，106
‑
氢气升压系统，107
‑
氢燃料电池供氢系统，108
‑
甲醇储存、输送系统。
具体实施方式
[0030]下面将更详细地描述本专利技术的优选实施方式。虽然以下描述了本专利技术的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施方式所限制。
[0031]在本公开中，在未作相反说明的情况本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于可再生能源的二氧化碳利用装置，其特征在于：所述装置包括：烟气预处理系统(102)、二氧化碳分离系统(103)、二氧化碳升压系统(104)、电解水系统(101)、氢气升压系统(106)、反应系统(105)、甲醇储存、输送系统(108)；所述烟气预处理系统(102)设置有烟气入口和净化烟气出口，所述净化烟气出口通过管线依次连接所述二氧化碳分离系统(103)、所述二氧化碳升压系统(104)和所述反应系统(105)；所述电解水系统(101)设置有弃电电源输入口、氧气出口和至少两个氢气出口，任意一个所述氢气出口通过管线依次连接所述氢气升压系统(106)和所述反应系统(105)；所述二氧化碳分离系统(103)、所述二氧化碳升压系统(104)和所述氢气升压系统(106)均设置有独立的入口和出口，所述反应系统(105)设置有二氧化碳入口、氢气入口和甲醇出口，所述甲醇出口通过管线连接所述甲醇储存、输送系统(108)的入口。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的装置还包括：氢燃料电池供氢系统(107)；所述氢燃料电池供氢系统(107)的两个入口分别与所述氢气升压系统(106)和所述甲醇储存、输送系统(108)的出口相连；所述氢燃料电池供氢系统(107)设置有高压氢气出口；所述氢燃料电池供氢系统(107)包括制氢模块、储氢模块、升压模块、氢气加注模块；所述制氢模块选自甲醇水蒸汽重整制氢系统、甲醇裂解制氢系统中的任意一种；所述氢气加注模块为采用氢气加注机进行氢气加注。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的装置还包括：烟气系统(100)；所述烟气系统(100)设置有加热炉；所述烟气系统(100)出口连接所述烟气预处理系统(102)烟气入口，所述氧气出口连接所述烟气系统(100)入口。4.根据权利要求1
‑
3任意一项所述的装置，其特征在于，所述烟气预处理系统(102)包含除尘模块、初步升压模块，所述二氧化碳分离系统(103)包含脱硫模块、脱碳模块、脱硝模块、二氧化碳膜分离模块、干燥模块，所述电解水系统(101)包含电解水模块、补充水模块、电解水气液分离模块、气体净化模块；所述反应系统(105)包含反应器模块、产物分离模块、能量供给及热交换模块，所述二氧化碳升压系统(104)包含二氧化碳压缩机模块、二氧化碳气液分离模块，所述氢气升压系统(106)包含氢气压缩机模块、氢气气液分离模块，所述甲醇储存、输送系统(108)包含加氢储存模块、甲醇输送模块。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述电解水模块选自质子交换膜电解制氢模块、碱性电解槽制氢模块、固体氧化物电解制氢模块中的任意一种；所述电解水模块使用的电源为弃电电源，弃电选自弃风电、弃光电、弃水电、弃煤电中的至少一种；所述二氧化碳压缩机模块和氢气压缩机模块各自独立的选自往复式压缩机、轴流式压缩机、离心式压缩机、隔膜式压缩机中的任意一种，优选为往复式压缩机；所述产物分离模块选自分馏塔、气液分离罐中的任意一种；所述能量供给及热交换模块选自换热器、加热炉、电加热器中的任意一种；所述甲醇输送模块选自输送管道、槽车中的任意一种；
所述二氧化碳膜分离模块选自支撑液膜技术、固体膜技术、杂化膜技术中的任意一种；所述电解水气液分离模块、二氧化碳气液分离模块、氢气气液分离模块各自独立地选自气液分离罐、气液闪蒸罐、气液旋流器、惯性分...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏志强，张旭，蒋荣兴，戴文松，黄孟旗，
申请(专利权)人：中石化炼化工程集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：