[发明专利]利用过剩电能将烟气中的二氧化碳转化成天然气的工艺及设备

权利要求书

1.一种利用过剩电能将烟气中的二氧化碳转化成天然气的工艺，其特征在于：该工艺包括如下步骤：

1)将可再生能源发电产生的难以储存或并网障碍的过剩电能变压及整流之后，通入到电解质溶液中，将其中的水电解分离成H₂和O₂，并将H₂中的水份处理干净；

2)对工业排放的烟气进行净化处理，使其中所含的CO₂分离出来，并对捕获的CO₂进行纯化处理；

3)将步骤1)产生的H₂与步骤2)捕获的CO₂输送到至少由两级固定床反应器组成的合成设备中，使H₂与CO₂在催化剂的作用下完成甲烷化强放热反应，生成主要组份为CH₄和水蒸汽的高温混合气体；

4)用步骤3)生成的高温混合气体对工艺用水进行间接换热处理，使工艺用水最终转化为过热水蒸汽；

5)将步骤4)产生的过热水蒸汽输入到汽轮发电机中做功，所产生的电能返回到步骤1)中进行变压及整流处理，继续用来电解水；

6)对步骤4)中经过换热降温后的混合气体进行冷凝干燥处理，直至获得CH₄含量符合标准的天然气。

2.根据权利要求1所述的利用过剩电能将烟气中的二氧化碳转化成天然气的工艺，其特征在于：所说的步骤1)中，可再生能源为太阳能、水能、风能中的一种或其组合。

3.根据权利要求1所述的利用过剩电能将烟气中的二氧化碳转化成天然气的工艺，其特征在于：所说的步骤1)中，电解质溶液采用密度为1.2～1.4kg/m³的氢氧化钾溶液，电解质溶液的反应温度控制在90±2℃。

4.根据权利要求1或2或3所述的利用过剩电能将烟气中的二氧化碳转化成天然气的工艺，其特征在于：所说的步骤3)中，各级固定床反应器的进口温度为250～300℃，反应压力为3～4Mpa，出口温度为350～700℃。

5.根据权利要求1或2或3所述的利用过剩电能将烟气中的二氧化碳转化成天然气的工艺，其特征在于：所说的步骤3)中，从第一级固定床反应器输出的高温混合气体中分流一部分，对其进行冷却脱水、加压、升温处理，再与新鲜的H₂和CO₂混合，使混合气体中CO₂的体积含量在6～8％之间，输送回第一级固定床反应器中。

6.根据权利要求1或2或3所述的利用过剩电能将烟气中的二氧化碳转化成天然气的工艺，其特征在于：所说的步骤4)中，先将工艺用水升温成过热水，再将过热水转化成水蒸汽，最后使水蒸汽转化为过热水蒸汽。

7.根据权利要求1或2或3所述的利用过剩电能将烟气中的二氧化碳转化成天然气的工艺，其特征在于：所说的步骤5)中，将推动汽轮机做功后产生的乏汽冷凝成水，送回到工艺用水管路中循环使用。

8.根据权利要求1或2或3所述的利用过剩电能将烟气中的二氧化碳转化成天然气的工艺，其特征在于：所说的步骤6)中，将从混合气体中冷凝下来的水送回到工艺用水管路中循环使用。