[发明专利]一种二氧化碳催化合成新能源碳氢物质的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工基础原料技术领域，具体涉及一种二氧化碳催化合成新能源碳氢物质的装置及方法。

背景技术

化工基础原料碳氢物质是指CO、H₂的混合气，它按一定的C/H比可以合成甲醇、二甲醚、工业可燃气、甲烷、液体燃料、汽油、柴油及其它化工产品，是化学工业的基础原料。CO+H₂合成气是以氢气、一氧化碳为主要组分供化学合成用的一种原料气。由含碳矿物质如煤、石油、天然气以及焦炉煤气、炼厂气、污泥和生物质等转化而得。生物质和污泥在热解或者气化时也会产生大量的合成气，从形成的气体成分区分的，按合成气的不同来源、组成和用途，它们也可称为煤气、合成氨原料气、甲醇合成气(见甲醇)等。合成气的原料范围极广，生产方法甚多，用途不一，组成(体积％)有很大差别。

CO+H₂合成气的来源多种多样：1、蒸汽转化：此法以天然气或轻质油为原料，与水蒸气反应制取合成气。2、天然气蒸汽转化：主要工艺参数是温度、压力和水蒸气配比。由于此反应是较强的吸热反应，故提高温度可使平衡常数增大，反应趋于完全。压力升高会降低平衡转化率。但由于天然气本身带压，合成气在后处理及合成反应中也需要一定压力，在转化以前将天然气加压又比转化后加压经济上有利，因此普遍采用加压操作，同时增加水蒸气用量以提高甲烷转化率。高水蒸气用量也可防止催化剂上积炭。

由此可见，目前科学技术采用由煤制合成气，化石原料制合成气，天然气制合成气和生物质制合成气，它们都需要依赖地球下的化石资源。

发明内容

本发明的目的是提供一种以二氧化碳(CO₂)为原料，通过催化、合成转化为所需要碳氢比的碳氢化合物─CO+2H₂混合气，然后通过变换合成甲烷、甲醇、制氢以及合成汽油、柴油及其它化工产品的二氧化碳催化合成新能源碳氢物质的装置及方法。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用以下技术方案：本发明提供一种二氧化碳催化合成新能源碳氢物质的装置，它包含CO+2H₂混合气种子罐、减压阀一、聚合反应器、输出阀、减压阀二、减压阀三、加氢氢化反应器、水冷器、气液分离器、气体缓冲罐、减压阀四及气体循环泵，CO+2H₂混合气种子罐的输出口依次连接减压阀一和聚合反应器，聚合反应器通过CH₄+2H₂混合气输出管道依次连接输出阀和减压阀二，减压阀二输出CH₄+2H₂原料；二氧化碳原料通过减压阀三输入加氢氢化反应器，且聚合反应器与加氢氢化反应器连接；加氢氢化反应器依次连接水冷器和气液分离器，气液分离器将气体输送至气体缓冲罐，气体缓冲罐连接减压阀四，减压阀四输出CO+2H₂原料；气体缓冲罐的气体出口连接气体循环泵，气体循环泵连接至CO+2H₂混合气种子罐的输入口。

本发明还提供一种二氧化碳催化合成新能源碳氢物质的方法，它包含如下反应过程：

CO+2H₂混合气种子罐内储存有CO+2H₂混合气，混合气的成分为：

CO 33.3％；H₂ 66.6％；

混合气在室温下，气体压力为≥0.5MPa，经减压阀一减压至0.3MPa进入聚合反应器，在200℃的温度下，CO+2H₂在聚合反应器F-1催化剂上发生聚合反应，化学方程式表示：

接着CH₄+2H₂+H₂O混合气与外部输入的二氧化碳原料经减压阀三进入加氢氢化反应器，在250℃的温度下，CO₂+CH₄+2H₂+H₂O在加氢氢化反应器内的催化剂上发生反应：

化学反应式：