[发明专利]直排的高温烟气与水为原料合成可燃物和氧气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以煤或天然气等一切燃料燃烧产生的高温烟气与水为原料合成可燃物和氧气的方法。以雷尼镍/KOH为催化剂，以水为还原剂，可将锅炉直排的高温烟气中的CO₂和SO₂和NOx以及超细颗粒物通过反应器还原为多种可燃物。反应器气体出口主要为氧气和氮气而没有CO₂和SO₂和NOx以及超细颗粒物排出。该反应过程能够完全地利用高温烟气的余热作为合成反应所需的热能，利用烟气中的水作为合成反应的原料，其合成可燃物的生产成本可低于无烟煤的平均售价。该可燃物作为一种燃料用于燃烧发电，其燃烧直排的烟气又能够转化为可燃物，由此可实现CO₂循环燃烧发电。因此，本方法最大的应用价值就是能够大幅降低大气中PM2.5和CO₂的浓度。

背景技术

如果说“在常规的化学反应条件下，以烟气和水为原料合成可燃性有机物并联产氧气”，大多数人会认为这是不能实现的天方夜谭，因为对此没有任何文献和资料甚至消息的报道。为此在本发明的背景技术一栏提供下述未发表的论文。

超强碱水还原反应

1、引言

对于超强碱至今尚没有明确的定义，但大部分化学家以氢氧化钠作为强碱和超强碱的界限。KOH的碱性超过氢氧化钠，故本文把质量浓度为40-80％的KOH水溶液中的水定义为超强碱水,或者把KOH亚熔盐中的水定义为超强碱水；也可以把雷尼镍-氢氧化钠水溶液体系中的水定义为超强碱水，或者把零价铁或零价锌-NaOH水溶液体系中的水定义为超强碱水，或者把雷尼镍-氢氧化钙水悬浮液中的水定义为超强碱水。

笔者在多年有机合成反应过程的研究中，总结出经验规则：(1)几乎所有含C＝O基或N＝O基或S＝O基或P＝O基或Al＝O基或Zn＝O基等双氧键的化合物在超强碱水中，即使是在常温常压的条件下也必然与水发生“羰基加成”的化学反应。这一类氧双键基团可相应转化为C-H键或N-H键或S-H键或P-H键的化合物并联产等当量的氧气，或转化为Al单质或Zn单质并联产等当量的氧气。区别仅仅在于含氧双键化合物本体反应活性的高低及其反应时间的长短。只要给予足够的反应时间，这种反应必然不可逆地接近100％的进行到底。一般因S-H键的酸性较强，故在超强碱水中S-H键转化为S-K键。(2)所有含同碳二醇基团的化合物在浓KOH水溶液或超强碱水中，必然脱除一个羟基而生成一个羟基自由基和碳自由基，进一步发生相应的自由基反应。这二个经验规则是构建本超强碱水还原反应的基础。

2、超强碱水还原的原理

超强碱还原反应可定义为：以超强碱水为氢源，以KOH为催化剂，通过化学合成反应把含C＝O基或含N＝O基或含S＝O基或含P＝O基的化合物，包括碳酸盐或硝酸盐与亚硝酸盐或硫酸盐与亚硫酸盐或磷酸盐以及CO₂与CO或NO₂与NO或SO₂等无机化合物，相应还原为含C-H键或N-H键或S-H键或P-H键的可燃性化合物，这样的化学反应称谓超强碱水还原反应。