[发明专利]一种利用二氧化碳和水合成甲醇的装置及方法

说明书

本发明属于温室气体减排及资源化利用技术领域，具体涉及一种利用二氧化碳和水合成甲醇的装置及方法。本发明提供的利用二氧化碳和水合成甲醇的装置，包括空气捕碳系统和甲醇合成系统；空气捕碳系统包括依次连接的空气压缩装置、二氧化碳吸收装置、二氧化碳再生装置、二氧化碳储存装置；甲醇合成系统包括依次连接的水储存装置、水加热装置、气体混合装置和甲醇合成装置，所述二氧化碳储存装置的出气口与气体混合装置的二氧化碳进气口连接；所述甲醇合成装置为介质阻挡放电反应器。本发明提供的利用二氧化碳和水合成甲醇的装置可实现甲醇合成过程中CO₂的连续供应，节省了原料的运输成本，在降低碳减排的同时实现了CO₂的资源化利用。

技术领域

本发明属于温室气体减排及资源化利用技术领域，具体涉及一种利用二氧化碳和水合成甲醇的装置及方法。

背景技术

全球气候变化是人类可持续发展的最大威胁，应对气候变化是关乎生存发展权的非传统国家安全问题，应对气候变化以控制CO₂排放为主要目标。工业以及电力行业等是CO₂的集中稳定排放源，约占CO₂排放总量的50％。针对这些固定点源的CO₂减排，主要是利用CO₂捕集与封存(CCUS)技术，此技术是一种具有大规模CO₂减排潜力的技术。但是，除了工业以及电力行业等固定点源的CO₂排放，还有接近50％分布源排放的CO₂，从空气中直接捕碳技术可对这些分布源的CO₂进行捕集和利用。与CCUS技术从燃煤电厂捕碳不同，从空气中直接捕碳受地点限制较小，可以在各地广泛开展，而且，从空气中直接捕碳能降低空气中CO₂的浓度，可以解决“存量”的问题。

目前，人们对能源的需求量越来越大，化石燃料的储量逐渐减少，且燃烧化石燃料造成的温室效应问题日趋严重，如何将CO₂等温室气体转换为有价值的清洁能源成为了一个亟需解决的问题。甲醇是CO₂加氢产物之一，它是结构最为简单的饱和一元醇，作为基础有机化工原料，其消费量仅次于乙烯、丙烯和苯，主要用于塑料、精细化学品、石油化工等领域。此外，甲醇也是一种新型的清洁能源，由于其具有良好的抗爆性和高辛烷值，可以作为车用燃料。目前工业上通过CO₂及氢气制备甲醇的流程一般需要在高温高压的条件(30个大气压及200℃以上)下进行，这种高温高压的条件不但限制了甲醇的规模化生产，而且造成了额外的能源浪费。

因此，开发一种空气直接捕碳与利用二氧化碳和水在常温常压下合成甲醇的装置和方法具有重要的意义。

发明内容

为了克服上述现有技术中空气中二氧化碳易引起温室效应，且利用二氧化碳制甲醇需要在高温高压下进行的缺点，进而提供一种空气中直接捕碳与利用二氧化碳和水在常温常压下合成甲醇的装置和方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种利用二氧化碳和水合成甲醇的装置，包括空气捕碳系统和甲醇合成系统；

空气捕碳系统包括依次连接的空气压缩装置、二氧化碳吸收装置、二氧化碳再生装置、二氧化碳储存装置；

甲醇合成系统包括依次连接的水储存装置、水加热装置、气体混合装置和甲醇合成装置，所述二氧化碳储存装置的出气口与气体混合装置的二氧化碳进气口连接；所述甲醇合成装置为介质阻挡放电反应器。

可选的，所述空气捕碳系统还包括，

换热装置，设置于所述二氧化碳吸收装置和二氧化碳再生装置之间，所述换热装置具有富液进口、富液出口、贫液进口和贫液出口，所述换热装置的富液进口与二氧化碳吸收装置的富液出口连接，所述换热装置的富液出口与二氧化碳再生装置的富液进口连接。

可选的，所述换热装置的富液进口与二氧化碳吸收装置的富液出口之间设置有冷富液泵；