[发明专利]二氧化碳高温捕集和原位转化为合成气的系统及方法

权利要求书

1.一种二氧化碳高温捕集和原位转化为合成气的系统，其特征在于，包括：气体输送和切换单元、吸附和转化塔、换热单元，

其中，所述气体输送和切换单元包括分别输送高温烟道气和氢气的气泵、以及设置在所述吸附和转化塔上的多个流量调节阀门，

所述吸附和转化塔内填充有具备吸附和催化双功能复合材料，在一定压力、相同温度下完成二氧化碳的吸附和原位转化，

所述换热单元包括分别与吸附和转化塔对应的换热器和预热氢气的换热器，将高温烟道气进口温度控制在600～800℃的目标吸附温度，将吸附后的高温低碳烟气降至50-60℃排放温度，将氢气预热，将二氧化碳还原转换后的高温合成气降温至50-60℃储存，同时补充转化反应过程所需热量；

所述具备吸附和催化双功能复合材料为氧化钙基双金属复合材料，粒径为0.2～0.3mm，包括吸附活性组分、催化活性组分以及助催化组分，

所述吸附活性组分与所述催化活性组分及所述助催化组分加和之间的质量比为1:0.05～0.3，所述催化活性组分与所述助催化组分之间的重量比为1:0.2～1，

所述吸附活性组分为CaO，所述催化活性组分包括金属铁氧化物，所述助催化组分包括Co、Ni以及Mn中的任意一种或多种的组合。

2.根据权利要求1所述的二氧化碳高温捕集和原位转化为合成气的系统，其特征在于：

其中，当高温烟道气的吸附和转化过程的时间相同时，吸附和转化塔为两个并联连接；所述换热单元包括三个换热器；所述气体输送和切换单元包括分别输送高温烟道气以及氢气的气泵、以及设置在所述吸附和转化塔上的八个流量调节阀门。

3.根据权利要求1所述的二氧化碳高温捕集和原位转化为合成气的系统，其特征在于：其中，当吸附过程所需时间大于转化过程时间，且吸附时间不大于转化时间的2倍；或者转化过程所需时间大于吸附过程时间，且转化时间不能大于吸附时间的2倍时，吸附和转化塔为三个并联连接；所述换热单元包括四个换热器；所述气体输送和切换单元包括分别输送高温烟道气以及氢气的气泵、以及设置在所述吸附和转化塔上的十二个流量调节阀门。

4.采用权利要求1所述的系统进行二氧化碳高温捕集和原位转化为合成气的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)烟气高温吸附捕集：高温烟道气通过气体输送单元通入相同温度的吸附和转化塔，经具备吸附和催化双功能复合材料吸附后，实现烟道气中二氧化碳的高温捕集，吸附后的高温低碳烟气经热交换降温后排放；

(2)二氧化碳原位转化合成气：将预热的氢气通过气体输送和切换单元通入到吸附和转化塔，经具备吸附和催化双功能复合材料催化，进行二氧化碳原位转化产生一氧化碳，通过调节通入氢气的流量，获得具有一定一氧化碳和氢气含量比的高温合成气，经热交换降温后储存。

5.根据权利要求4所述的二氧化碳高温捕集和原位转化为合成气的方法，其特征在于：

其中，所述步骤(1)中，所述高温烟道气温度为600～800℃，烟气中二氧化碳浓度为7～12％，

所述吸附和转化塔温度维持在600～800℃，

吸附后的高温低碳烟气通过换热系统，为转化反应提供补充能量。

6.根据权利要求4所述的二氧化碳高温捕集和原位转化为合成气的方法，其特征在于：

其中，所述步骤(2)中，

产生的合成气中一氧化碳和氢气体积比为1:1～3，氢气总量为吸附二氧化碳总量的2-4倍；

原位转化过程中，吸附和转化塔温度维持600～800℃；

原位转化得到的高温合成气通过换热系统预热氢气，然后进储气罐。

7.根据权利要求4所述的二氧化碳高温捕集和原位转化为合成气的方法，其特征在于：

其中，当高温烟道气的吸附和转化过程的操作时间相同时，吸附和转化塔吸附和转化塔采用双塔并联方式，通过双塔吸附和转化的切换，实现连续的二氧化碳捕集和转化；

当吸附过程操作时间大于转化过程操作时间，且吸附时间不大于转化时间的2倍；或者转化过程操作时间大于吸附过程操作时间，且转化时间不能大于吸附时间的2倍时，吸附和转化塔采用三塔并联方式，通过三塔吸附和转化的切换，实现连续的二氧化碳捕集和转化。