[发明专利]一种耦合联产制合成气的系统及方法

说明书

本发明公开了一种耦合联产制合成气的系统及方法，所述系统由空气中直接捕集二氧化碳单元和甲烷化学循环重整制合成气单元组成，其中空气中直接捕集二氧化碳单元包括干燥空气的干燥器、捕集二氧化碳的二氧化碳吸附室、冷凝器、气液分离器、气泵、储存解吸附出来二氧化碳的气罐和二氧化碳浓度检测仪等；甲烷化学循环重整制合成气单元包括还原反应器和氧化反应器；该系统通过调控二氧化碳捕集单元的湿度控制空气中二氧化碳的吸附和解吸附过程，解吸附出来的二氧化碳和空气的混合气储存在气罐中，再由气罐排气阀通过质量流量计控制进入甲烷化学循环重整单元；本发明实现了二氧化碳的负排放与能源转化再生一体化，提高了空气中二氧化碳的经济效益。

技术领域

本发明涉及空气中二氧化碳负排放与能源转化利用领域，具体涉及一种耦合联产制合成气的系统及方法。

背景技术

近年来，随着化石燃料的大量燃烧导致二氧化碳过度排放，全球气候变暖问题日益突出。在目前众多的解决方案中，二氧化碳的捕集和封存被认为是较为有效的中期解决方案，但在此方案中二氧化碳的捕集成本较高，且采用封存的方式在发生地震等自然灾害时容易泄漏。因此，除碳封存以外，碳的资源化利用也许会是一种缓解人为二氧化碳排放的经济可行的方案。

此外，碳的资源化利用应与碳的捕集密切联系起来，碳捕集作为二氧化碳转化的来源。一种经济的碳利用方法必须首先确保捕集的二氧化碳成本低、规模大、可广泛使用等。在各种捕集技术中，湿法空气中直接捕集二氧化碳技术大大降低了二氧化碳捕集的成本和复杂性。但此低成本的捕集方法捕获的是含空气的二氧化碳，如果进行分离和提纯的话，成本较高。因此，开发耐氧和高选择性的二氧化碳还原工艺(碳利用)也是至关重要的，这是实现碳循环的重要一步。

对于碳利用方面，化学循环重整制取合成气技术已被广泛应用于

二氧化碳转化方面，但传统的化学循环技术很少将空气或氧气与二氧化碳混合作为失氧氧载体的共氧化剂，这是因为氧气的强氧化能力可

能会导致在二氧化碳的转化率较低，这些限制使得传统的循环技术难以与上游湿法空气中直接捕集二氧化碳技术相结合。

发明内容

本发明的目的是提供一种耦合联产制合成气的系统及方法，采用空气中直接捕集二氧化碳与甲烷化学循环重整耦合联产制合成气，解决传统化学循环技术对于上游低成本湿法空气中直接捕集二氧化碳浓度的限制，实现二氧化碳的低成本捕集和就地资源化利用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种耦合联产制合成气的系统，包括空气中直接捕集二氧化碳单元A和甲烷化学循环重整制合成气单元B；

所述空气中直接捕集二氧化碳单元A包括用于对空气进行过滤干燥的干燥器1-2，干燥器1-2进气口与空气相通，出气口与二氧化碳吸附室1-6顶部的进气口连通，二氧化碳吸附室1-6的顶部进气口和出口一条支路上分别设有第一二氧化碳浓度检测仪1-5和第二二氧化碳浓度检测仪1-7，用于检测二氧化碳吸附室1-6进出口二氧化碳的浓度，此气路进行二氧化碳吸附过程；二氧化碳吸附室1-6的侧面进气口与雾化水汽5相连，另一条支路出口设有冷凝器1-11、气液分离器1-12和气罐1-15，此气路用于进行二氧化碳解吸附过程，用于储存解吸附出来的二氧化碳的气罐1-15出气口与下游甲烷化学循环重整制合成气单元B中氧化反应器1-19的进气口相连；此外，空气中直接捕集二氧化碳单元A中还包括用于为管路内气体流动提供动力的气泵、控制开关和流量的流量调节阀；