[发明专利]二氧化碳或碳酸氢盐或碳酸盐制备草酸的方法

说明书

本发明涉及能源环境及催化剂技术领域，公开了二氧化碳或碳酸氢盐或碳酸盐制备草酸的方法。二氧化碳转化制备草酸的方法按照如下步骤进行：S0、将COsubgt;2/subgt;通入碱金属的氢氧化物水溶液中吸收制得碳酸盐或碳酸氢盐水溶液；S1、将碳酸盐或碳酸氢盐水溶液在催化剂存在条件下进行催化加氢制备甲酸盐；S2、将步骤S1制得的甲酸盐加热脱氢生成草酸盐和氢气；S3、将步骤S2制得的草酸盐电解制得草酸和碱金属的氢氧化物；其中，步骤S2制得的氢气可作为步骤S1中的原料氢气循环利用以尽可能的降低氢气的消耗，步骤S3制得的反应副产物碱金属的氢氧化物可以作为步骤S0中的碱金属的氢氧化物的原料循环利用，进而降低二氧化碳向草酸转化的成本。

技术领域

本发明涉及能源环境及催化剂技术领域，特别是涉及一种二氧化碳或碳酸氢盐或碳酸盐制备草酸的方法。

背景技术

随着人类生活和生产活动的不断增加，大气中的CO₂也不断增加，并引发地球变暖、海水酸化、土地沙漠化等一系列环境和生态问题，严重威胁人类的健康和发展。为了降低大气中的CO₂含量，改善温室效应，将工业生产过程中排放的CO₂进行捕集，并将CO₂还原为有价值的化工原料，在实现CO₂资源化利用的同时，还可以缓解温室效应和以石油为基础的能源危机，在碳中和的道路上具有十分重要的战略意义。

目前，CO₂的利用多是通过直接或间接加氢的方式将CO₂转化为有机物如甲醇、甲烷、芳烃、烯烃和一氧化碳等，其总方程式分别如下：

甲醇：CO₂+3H₂→CH₃OH+H₂O；

甲烷：CO₂+4H₂→CH₄+2H₂O；

烯烃：CO₂+3H₂→1/2C₂H₄+2H₂O(以乙烯为例)；

芳烃：CO₂+5/2H₂→C₆H₆+2H₂O(以苯为例)；

一氧化碳：CO₂+H₂→CO+H₂O。

在以上CO₂加氢转化利用反应中，转化1摩尔CO₂需要消耗最少1摩尔氢气，而目前研究最多的CO₂加氢制甲醇则需要消耗3摩尔氢气才能转化1摩尔CO₂，并获得1摩尔甲醇，且CO₂单程转化率超过30％的甚少。此外，在CO₂气体一步加氢制备甲醇、芳烃、烯烃等有价值的化工原料过程中，很难达到CO₂转化率和目标产物选择性同时理想的效果，依靠改变反应条件或增加催化剂活性来提高CO₂转化率时往往伴随产物选择性的降低，增加目标产物的分离成本。截止目前，尚未发现有CO₂单程转化率和单一目标产物选择性均在80％以上的结果。

而氢气的成本在CO₂加氢转化中的能源消耗中占有较大的比例，在当前碳中和的紧张任务和形势下，开发低氢耗高效率转化CO₂的工艺具有重要的经济价值和战略意义。

发明内容