一种二氧化碳捕集耦合电催化转化制甲醇系统技术方案

本发明专利技术公开了一种二氧化碳捕集耦合电催化转化制甲醇系统，属于碳捕集

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化碳捕集耦合电催化转化制甲醇系统


[0001]本专利技术涉及碳捕集
、
利用与封存
(CCUS)

，具体涉及一种二氧化碳捕集耦合电催化转化制甲醇系统
。

技术介绍

[0003]碳捕集
、
利用与封存
(CCUS)
技术的基本概念是捕获二氧化碳，并将捕获后的二氧化碳直接利用或封存
。CCUS
技术是实现燃煤电厂
CO2规模化减排的关键性技术，一直以来受到技术成本高
、
捕集效率低
、CO2消纳难等问题的限制
。
其中，
CO2电催化还原技术以
(
过剩的
)
可再生电力为能源来实现化学储能，反应在常温常压下进行，且能够实现人为的闭合碳循环，已然成为当下的研究热点
。
在各种
CO2电催化还原产物中，甲醇因其毒性低
、
易于储存
、
适应性广和能量密度高而被认为是理想的储能形式
。
将捕集的
CO2直接加以电催化转化来生产高附加值化学品，可以有效规避我国普遍存在的碳源与封存地点之间的地域性错位问题，实现
CO2的就地消纳，同时降低
CO2的储存
、
运输成本
。
然而，目前的碳捕集与碳利用联用普遍存在着功率流量不匹配
、
难以连续运行
、
能耗损失巨大等问题，多数依然处于实验室小试阶段，难以实现工程化放大
。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的改进需求，本专利技术提供了一种二氧化碳捕集耦合电催化转化制甲醇系统，其可对含碳烟气内
CO2进行捕集利用，切实实现碳捕集系统与碳利用系统之间的耦合匹配，且无需吸收剂再生与
CO2脱附解吸过程，技术成本低
、
转化效率高
。
[0005]本专利技术提供了一种二氧化碳捕集耦合电催化转化制甲醇系统，包括碳捕集装置，靠近底部的侧壁设有与含碳烟气管道连接的烟气入口，靠近顶部的侧壁设有碳捕集溶液的入口，顶部设有烟气出口，底部设有富碳溶液出口；
[0006]电催化装置，进口端与所述碳捕集装置的富碳溶液出口连通，电催化装置的出液口连接有精馏装置，所述精馏装置的第一出口连接冷凝器，所述冷凝器的第一出口连接甲醇储存装置，冷凝器的第二出口连接所述精馏装置
。
[0007]较佳地，还包括流量匹配装置，所述流量匹配装置设于所述碳捕集装置的富碳溶液出口与电催化装置之间，所述流量匹配装置包括碳捕集液存储腔室
、
含甲醇的碳捕集溶液流通腔室
、
富碳溶液存储腔室和富碳溶液流通腔室四部分，所述碳捕集液存储腔室和含甲醇的碳捕集溶液流通腔室间通过第一流量控制阀门连通，所述富碳溶液流通腔室和富碳溶液存储腔室间通过第二流量控制阀门连通，所述含甲醇的碳捕集溶液流通腔室的出液口与碳捕集装置的碳捕集溶液的入口连接，所述电催化装置的出液口上设有分输管路，所述分输管路上设有第一阀门，电催化装置与所述精馏装置连接的输出管路上设有第二阀门，所述含甲醇的碳捕集溶液流通腔室的进液口与电催化装置分输管路上的第一阀门连接，所述富碳溶液存储腔室与碳捕集装置的富碳溶液出口连接，所述富碳溶液流通腔室与所述电催化装置的进液端连接
。
[0008]较佳地，所述精馏装置的第二出口还与含甲醇的碳捕集溶液流通腔室连接，所述精馏装置的第二出口与第一阀门的出口通过第一液体泵连接，第一液体泵与含甲醇的碳捕集溶液流通腔室的进液口连接
。
[0009]较佳地，所述碳捕集装置的富碳溶液出口与所述富碳溶液存储腔室的进液端之间还设有第二泵体，富碳溶液流通腔室的出液端与所述电催化装置的进液端之间还设有第三泵体
。
[0010]较佳地，所述电催化装置的出口连接第四泵体，所述第四泵体的出液端通过管道分别连接第一液体泵的进液端和精馏装置的进液端
。
[0011]较佳地，所述精馏装置的进液端设有第五泵体，所述第五泵体的进口端与所述电催化装置的输出管路连接
。
[0012]较佳地，所述冷凝器与甲醇储存装置之间设有第六泵体
。
[0013]较佳地，所述含甲醇的碳捕集溶液流通腔室的出液口与所述碳捕集装置之间设有第七泵体
。
[0014]较佳地，所述含碳烟气入口
、
烟气出口以及精馏装置的第一出口上均设有第三阀门
。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0016]1.
本专利技术中提供的一种二氧化碳捕集耦合电催化利用制甲醇系统，可协调碳捕集装置和电催化装置间可能存在的功率与流量的差异，保证二者的匹配运行，进而实现碳捕集与碳利用的有效耦合联动，解决我国
CCUS
中普遍存在的碳源与封存地点之间的地域性错位问题，促进二氧化碳的就地消纳；
[0017]2.
本专利技术中提供的一种二氧化碳捕集耦合电催化利用制甲醇系统，碳捕集装置和电催化装置间不存在二氧化碳解吸环节，去除了解吸装置的设备成本与能耗成本，且可通过装置单独启停与管路闭联控制，有效避免设备空耗运行，具备技术成本低
、
工艺效率高的优点；
[0018]3.
本专利技术中提供的一种二氧化碳捕集耦合电催化利用制甲醇系统，以高附加值的甲醇作为目标产品，经济效益高，同时可实现二氧化碳捕集吸收与转化利用的持续进行，以及甲醇的高效分离储存，系统具备运行成本低
、
转化效率高
、
设备灵活性好等优点，对
CCUS
技术的推广应用具有重要意义
。
附图说明
[0019]图1为本专利技术一种二氧化碳捕集耦合电催化转化制甲醇系统的结构示意图
。
[0020]图2为本专利技术流量匹配装置的结构示意图
。
[0021]附图标记说明：
[0022]1.
含碳烟气入口，
2.
碳捕集装置，
3.
烟气出口，
4.
富碳溶液出口，
5.
第二泵体，
6.
富碳溶液，
7.
第七泵体，
8.
流量匹配装置，
81.
碳捕集液存储腔室，
82.
含甲醇的碳捕集溶液流通腔室，
83.
富碳溶液存储腔室，
84.
富碳溶液流通腔室，
9.
第三泵体，
10
电催化装置，
11
富甲醇的电解液，
12.
第四泵体，
13.
第一阀门，
14.
第二阀门，
15.
第一泵体，
16.
第五泵体，
17.
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种二氧化碳捕集耦合电催化转化制甲醇系统，其特征在于，包括：碳捕集装置
(2)
，靠近底部的侧壁设有与含碳烟气管道连接的烟气入口
(1)
，靠近顶部的侧壁设有碳捕集溶液
(18)
的入口，顶部设有烟气出口
(3)
，底部设有富碳溶液出口
(4)
；电催化装置
(10)
，进口端与所述碳捕集装置
(2)
的富碳溶液出口
(4)
连通，电催化装置
(10)
的出液口连接有精馏装置
(17)
，所述精馏装置
(17)
的第一出口连接冷凝器
(19)
，所述冷凝器
(19)
的第一出口连接甲醇储存装置
(21)
，冷凝器
(19)
的第二出口连接所述精馏装置
(17)。2.
如权利要求1所述的二氧化碳捕集耦合电催化转化制甲醇系统，其特征在于，还包括流量匹配装置
(8)
，所述流量匹配装置
(8)
设于所述碳捕集装置
(2)
的富碳溶液出口
(4)
与电催化装置
(10)
之间，所述流量匹配装置
(8)
包括碳捕集液存储腔室
(81)、
含甲醇的碳捕集溶液流通腔室
(82)、
富碳溶液存储腔室
(83)
和富碳溶液流通腔室
(84)
四部分，所述碳捕集液存储腔室
(81)
和含甲醇的碳捕集溶液流通腔室
(82)
间通过第一流量控制阀门连通，所述富碳溶液流通腔室
(84)
和富碳溶液存储腔室
(83)
间通过第二流量控制阀门连通，所述含甲醇的碳捕集溶液流通腔室
(82)
的出液口与碳捕集装置
(2)
的碳捕集溶液
(18)
的入口连接，所述电催化装置
(10)
的出液口上设有分输管路，所述分输管路上设有第一阀门
(13)
，电催化装置
(10)
与所述精馏装置
(17)
连接的输出管路上设有第二阀门
(14)
，所述含甲醇的碳捕集溶液流通腔室
(82)
的进液口与电催化装置
(10)
分输管路上的第一阀门
(13)
连接，所述富碳溶液存储腔室
(83)
与碳捕集装置
(2)
的...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊卓，曲同鑫，赵永椿，张军营，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：