[发明专利]二氧化碳转化一氧化碳循环技术

说明书

技术领域

本发明涉及环境保护技术领域，具体涉及一种大气污染物二氧化碳循环利用，从而减少化石燃料消耗和排入大气的二氧化碳量的技术。

背景技术

由于工业的发展，大量开采煤炭、石油、天然气等化石燃料资源，它们作为能源而不断被消耗的同时，使大气中CO₂的含量与日俱增。每年全世界排出的二氧化碳量高达200亿吨。这样多的CO₂尽管有植物不断吸收，但大气中的CO₂的含量还是不断增加。大气中二氧化碳浓度的不断增加，一是会加剧“温室效应”，二是生态平衡遭到严重破坏，引起一系列生态环境问题，三是大量消耗煤炭、石油、天然气等燃料，引起资源短缺，而且这三方面问题是互相影响互相牵制的。

二氧化碳既是污染环境的主要废气，危及人类生存空间，同时又是一种潜在的资源可加以开发利用。解决二氧化碳造成的“温室效应”问题时，不应把二氧化碳当做单纯的污染物看待，更应该把二氧化碳作为一种资源加以再利用。

现在人们已经找到许多二氧化碳再利用、降低大气中含量的途径，这些途径大体可分为如下几类：

1、利用二氧化碳的某些物理性能而不改变其化学性质。二氧化碳用做萃取剂、致冷剂、焊接保护剂、蔬菜、瓜果的保鲜剂、制汽水等，属于这一类型。二氧化碳在利用过程中不参加化学反应，始终保持其化学性质不变，利用之后二氧化碳还是二氧化碳，仍然散发到大气中。这种二氧化碳再利用方式达不到减少二氧化碳排放量的目的，只不过被利用了一次而已。

2、利用二氧化碳参与植物光合作用的生化性质。植物通过光合作用利用太阳能将二氧化碳、水和痕量的营养物结合生成有机物，把碳固定下来。二氧化碳用作气体肥料，促进、增强植物的光合作用，增加被固定的碳量。这类二氧化碳再利用方式能有效地减少排入大气中二氧化碳量。

3、以二氧化碳为原料与其它原料一起合成其它物质。二氧化碳催化加氢生产甲醇、及甲烷和其它烃类；以二氧化碳为原料合成酯：CO₂与环氧丙烷合成碳酸亚丙酯，丙烯氧化与CO₂合成碳酸酯，醇和CO₂直接合成法生产碳酸酯，进而聚合成聚碳酸酯。这种采用化学方法固定碳的方式，有效地减少排入大气的二氧化碳量，但由于这些合成产品消耗的二氧化碳量相对于每年排入大气的200亿吨来说微不足道。

另外，有人提出把二氧化碳压入深海或废弃矿井中贮存，这种设想把二氧化碳视为纯粹的污染物来处理，没有把它当做资源对待，只能缓解大气中二氧化碳含量逐渐增高的趋势，没有解决再利用问题。

发明内容

本发明的目的，在于克服上述现有技术中的不足，提供一种有利于节能减排、综合利用的二氧化碳转化一氧化碳循环技术。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

首先，二氧化碳主要来源于消耗作为能源的化石燃料(煤、石油、天然气)，化石燃料燃烧过程中其中的碳氧化成二氧化碳。如果采用技术手段，将燃料燃烧所产生的二氧化碳还原成可以燃烧的碳或一氧化碳，将新生的碳或一氧化碳再去燃烧释放能量，这样碳形成循环利用，减少燃料的消耗量，自然也就减少了二氧化碳的排放量。所采用的技术手段是要消耗能量的，只不过可以用易得到的廉价能源，如太阳能，使之转变成人们习惯使用的热能，实际上是能量的转化过程。本技术就是这种还原二氧化碳，实现碳的循环使用，减少二氧化碳排放量的技术。

一种二氧化碳转化一氧化碳循环技术，是一种将大气污染物二氧化碳还原成可以燃烧的碳或一氧化碳的方法，其原理是：变价金属的低价金属氧化物或金属与二氧化碳反应，二氧化碳被还原成一氧化碳，低价金属氧化物被氧化为高价金属氧化物，或金属被氧化成金属氧化物；新生的一氧化碳或碳再去燃烧释放能量，重新生成二氧化碳，以形成碳的循环利用，减少了燃料的消耗量，从而减少了二氧化碳的排放量。

用氢气还原高价金属氧化物或金属氧化物，转化成低价金属氧化物或金属，重复循环使用。

所用的还原剂——氢气，系通过廉价能源(如：太阳能)电解水而制得。

具体技术详述如下：

二氧化碳还原采用两种方法：

1、变价金属氧化物还原法

燃料燃烧产生的二氧化碳，在反应器内与变价金属的低价氧化物反应，二氧化碳被还原成一氧化碳，低价金属氧化物被氧化为高价金属氧化物，反应式如下：

MeO+CO₂＝Me₂O₃+CO

式中：Me代表金属