[发明专利]利用工业废气制备甲醇同时生产铝硅合金的方法

说明书

技术领域

本发明涉及将工业排放的废气转化为甲醇和铝硅合金的方法，属于能源与环境系统工程和废弃物循环利用技术领域。

背景技术

相关文献调研发现，现有的研究仅仅单独集中于碳减排的环保和甲醇制备的方法。电厂方面仅仅是将CO₂ 捕集并且封存，未能有效利用CO₂，这形成了碳捕集的高成本，国内几家碳捕集示范项目面临的高昂的运行成本已经证明，现阶段走“碳捕集+ 封存”的道路在经济上很难行得通。实际上，本研究揭示CO₂也是一种宝贵的碳资源，而化工生产方面仅仅考虑了单独的甲醇制备生产过程，CO₂ 的利用也仅限于冶金、化工企业的高浓度CO₂ 烟气，而忽略了燃煤电厂这一最大的碳源，或按照化工方面的传统观念，认为火电厂低浓度CO₂ 难以制备甲醇。

在碳捕集技术方面，中国专利CN101314102^[1] 提出了“一种燃煤电厂烟气中CO₂ 捕集方法和装置”，它由烟气预处理系统、吸收塔、再生塔、排气洗涤系统、溶液加热回收器、产品气处理系统( 包括冷凝器、气液分离器、压缩机) 组成，但该专利只适用于单纯碳捕集。中国专利CN201603511U ^[2]提出了“一种燃煤电厂烟气中二氧化碳捕集系统”，它包括吸收塔和再生塔，还包括再生气冷凝器、贫富液换热器、CO₂ 分离器和CO₂ 压缩机，该专利只适用于单独以碳减排为目的的工程，使用乙醇胺为吸收液，后续化工工序使用联合制碱法的氯化铵生产工艺。

在制备甲醇技术方面，美国专利5928806^[3]采用空气中的二氧化碳作为甲醇原材料的替代来源，但是需要从大气中经济地俘获CO₂ 气体，而大气中含量极稀,仅万分之几。

参考文献

[1] 许世森，刘练波，燃煤电厂烟气中二氧化碳捕集方法和装置, CN101314102 [P],2008.05.30；

[2]杜云贵,燃煤电厂烟气中二氧化碳捕集系统,CN201603511U [P],2010.01.14

[3] Olah, George A.,Prakash, G. K. Surya，Recycling of carbon dioxide into methyl alcohol and related oxygenates for hydrocarbons，5,928,806 [P]，July 27, 1999。

发明内容

本发明采用工业废气作为生产甲醇及其衍生物的重要原料，生产日益减少的化石燃料替代产品；本发明还有利于减缓大气温室气体的排放，由此缓和全球变暖趋势。由于火电厂废气排放量十分巨大，煤燃烧生成CO₂，烧1kg煤产生3.67kgCO₂，我国用煤多导致CO₂排放多，如2009年世界主要排CO₂的国家中，我国第一，占总排放量的24.2%，我国电力行业是排CO₂的第一大户，2010年电力行业CO₂排放占我国总排放量的49.3%，共计排放35.59亿吨，主要由火电厂产生。

本发明涉及使用工业废气作为制备甲醇及其衍生物的唯一氧化剂源材料，所述甲醇及其化合物可以用于能量储存、运输、液体燃料的制备和衍生的合成烃制品。根据本发明制备的甲醇可以进一步加工成其它衍生物或衍生化合物。例如，将甲醇脱水而产生二甲醚，两者都可以制备内燃机的液体燃料，中国当前已有些机动车使用甲醇燃料；甲醇还可以形成乙烯和丙烯化合物，并进一步转化成高级烯烃、合成烃、芳族化合物及其制品。根据本发明由工业废气中的CO₂和电解H₂O制备的甲醇和二甲醚便于储存和运输，甲醇可以容易地处理而产生合成烃及其衍生物，还可以通过甲醇的氧化羰基化制备碳酸二甲酯。甲醇、二甲醚及其衍生物合成烃和化合物制备的燃料都可以方便和安全的储存；甲醇、二甲醚通过酸性-碱性或沸石催化剂转化成乙烯或丙烯，他们分别与水合形成乙醇和丙醇，并可以进一步转化成聚烯烃、多种合成烃、高级烯烃或芳族化合物。以上这些反应都已经有成熟工艺，并且工艺中已经说明采用CO₂原料生产甲醇所需条件。

利用工业废气中的CO₂制甲醇工艺的第一步先将CO₂还原成CO：