本發(fā)明涉及化工基礎原料技術領域，具體涉及一種二氧化碳催化合成新能源碳氫物質(zhì)的裝置及方法。

背景技術：

化工基礎原料碳氫物質(zhì)是指co、h2的混合氣，它按一定的c/h比可以合成甲醇、二甲醚、工業(yè)可燃氣、甲烷、液體燃料、汽油、柴油及其它化工產(chǎn)品，是化學工業(yè)的基礎原料。co+h2合成氣是以氫氣、一氧化碳為主要組分供化學合成用的一種原料氣。由含碳礦物質(zhì)如煤、石油、天然氣以及焦爐煤氣、煉廠氣、污泥和生物質(zhì)等轉化而得。生物質(zhì)和污泥在熱解或者氣化時也會產(chǎn)生大量的合成氣，從形成的氣體成分區(qū)分的，按合成氣的不同來源、組成和用途，它們也可稱為煤氣、合成氨原料氣、甲醇合成氣(見甲醇)等。合成氣的原料范圍極廣，生產(chǎn)方法甚多，用途不一，組成(體積％)有很大差別。

co+h2合成氣的來源多種多樣：1、蒸汽轉化：此法以天然氣或輕質(zhì)油為原料，與水蒸氣反應制取合成氣。2、天然氣蒸汽轉化：主要工藝參數(shù)是溫度、壓力和水蒸氣配比。由于此反應是較強的吸熱反應，故提高溫度可使平衡常數(shù)增大，反應趨于完全。壓力升高會降低平衡轉化率。但由于天然氣本身帶壓，合成氣在后處理及合成反應中也需要一定壓力，在轉化以前將天然氣加壓又比轉化后加壓經(jīng)濟上有利，因此普遍采用加壓操作，同時增加水蒸氣用量以提高甲烷轉化率。高水蒸氣用量也可防止催化劑上積炭。

由此可見，目前科學技術采用由煤制合成氣，化石原料制合成氣，天然氣制合成氣和生物質(zhì)制合成氣，它們都需要依賴地球下的化石資源。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種以二氧化碳(co2)為原料，通過催化、合成轉化為所需要碳氫比的碳氫化合物─co+2h2混合氣，然后通過變換合成甲烷、甲醇、制氫以及合成汽油、柴油及其它化工產(chǎn)品的二氧化碳催化合成新能源碳氫物質(zhì)的裝置及方法。

為了解決背景技術所存在的問題，本發(fā)明是采用以下技術方案：本發(fā)明提供一種二氧化碳催化合成新能源碳氫物質(zhì)的裝置，它包含co+2h2混合氣種子罐、減壓閥一、聚合反應器、輸出閥、減壓閥二、減壓閥三、加氫氫化反應器、水冷器、氣液分離器、氣體緩沖罐、減壓閥四及氣體循環(huán)泵，co+2h2混合氣種子罐的輸出口依次連接減壓閥一和聚合反應器，聚合反應器通過ch4+2h2混合氣輸出管道依次連接輸出閥和減壓閥二，減壓閥二輸出ch4+2h2原料；二氧化碳原料通過減壓閥三輸入加氫氫化反應器，且聚合反應器與加氫氫化反應器連接；加氫氫化反應器依次連接水冷器和氣液分離器，氣液分離器將氣體輸送至氣體緩沖罐，氣體緩沖罐連接減壓閥四，減壓閥四輸出co+2h2原料；氣體緩沖罐的氣體出口連接氣體循環(huán)泵，氣體循環(huán)泵連接至co+2h2混合氣種子罐的輸入口。

本發(fā)明還提供一種二氧化碳催化合成新能源碳氫物質(zhì)的方法，它包含如下反應過程：

co+2h2混合氣種子罐內(nèi)儲存有co+2h2混合氣，混合氣的成分為：

co33.3％；h266.6％；

混合氣在室溫下，氣體壓力為≥0.5mpa，經(jīng)減壓閥一減壓至0.3mpa進入聚合反應器，在200℃的溫度下，co+2h2在聚合反應器f-1催化劑上發(fā)生聚合反應，化學方程式表示：

接著ch4+2h2+h2o混合氣與外部輸入的二氧化碳原料經(jīng)減壓閥三進入加氫氫化反應器，在250℃的溫度下，co2+ch4+2h2+h2o在加氫氫化反應器內(nèi)的催化劑上發(fā)生反應：

化學反應式：

熱混合氣經(jīng)水冷器冷卻，進入氣液分離器分離出反應生成的水，2co+4h2氣體進入氣體緩沖罐，一部分經(jīng)減壓閥四輸出作為化工碳氫化合物基礎材料，一部分經(jīng)氣體出口與氣體循環(huán)泵入口相接，氣體被壓縮至co+2h2混合氣種子罐，經(jīng)減壓閥一、聚合反應器轉化為ch4+2h2+h2o，經(jīng)ch4+2h2混合氣輸出管道、輸出閥、減壓閥二提供ch4+2h2合成甲烷的原料至合成甲烷工廠使用；

從聚合反應器出口的ch4+2h2+h2o混合氣同時進入加氫氫化反應器、水冷器、氣液分離器、氣體緩沖罐、氣體出口、氣體循環(huán)泵，進入co+2h2混合氣種子罐，氣體循環(huán)泵的不斷循環(huán)，消耗了外部的二氧化碳原料，而產(chǎn)出的是ch4+2h2原料或co+2h2原料，得到低成本的ch4+2h2原料或co+2h2原料的化工基礎原料。

采用上述技術方案后，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明以二氧化碳(co2)為原料，通過催化、合成轉化為所需要碳氫比的碳氫化合物─co+2h2混合氣，然后通過變換合成甲烷、甲醇、制氫以及合成汽油、柴油及其它化工產(chǎn)品。二氧化碳轉化為碳氫化合物時，需要消耗的是co2和水蒸氣，得到低成本的新能源碳氫化工基礎原料?？梢陨a(chǎn)不同碳氫比的co和h2的碳氫物質(zhì)，用來合成甲醇、甲烷、制氫、合成油(gtl)以及合成化工原料。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明的裝置結構示意圖；

附圖標記：

1—co+2h2混合氣種子罐；2—減壓閥一；3—聚合反應器；4—ch4+2h2混合氣輸出管道；5—輸出閥；6—減壓閥二；7—二氧化碳原料；8—減壓閥三；9—加氫氫化反應器；10—水冷器；11—氣液分離器；12—氣體緩沖罐；13—減壓閥四；14—氣體出口；15—氣體循環(huán)泵；16—ch4+2h2原料；17—co+2h2原料。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施方式，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施方式僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

請參閱圖1，本具體實施方式采用以下技術方案：首先提供一種二氧化碳催化合成新能源碳氫物質(zhì)的裝置，它包含co+2h2混合氣種子罐1、減壓閥一2、聚合反應器3、ch4+2h2混合氣輸出管道4、輸出閥5、減壓閥二6、二氧化碳原料7、減壓閥三8、加氫氫化反應器9、水冷器10、氣液分離器11、氣體緩沖罐12、減壓閥四13、氣體出口14和氣體循環(huán)泵15，co+2h2混合氣種子罐1的輸出口依次連接減壓閥一2和聚合反應器3，聚合反應器3通過ch4+2h2混合氣輸出管道4依次連接輸出閥5和減壓閥二6，減壓閥二6輸出ch4+2h2原料16；二氧化碳原料7通過減壓閥三8輸入加氫氫化反應器9，且聚合反應器3與加氫氫化反應器9連接；加氫氫化反應器9依次連接水冷器10和氣液分離器11，氣液分離器11將氣體輸送至氣體緩沖罐12，氣體緩沖罐12連接減壓閥四13，減壓閥四13輸出co+2h2原料17；氣體緩沖罐12的氣體出口14連接氣體循環(huán)泵15，氣體循環(huán)泵15連接至co+2h2混合氣種子罐1的輸入口。

其次還提供一種二氧化碳催化合成新能源碳氫物質(zhì)的方法，它包含如下反應過程：

co+2h2混合氣種子罐1內(nèi)儲存有co+2h2混合氣，混合氣的成分為：

co33.3％；h266.6％；

混合氣在室溫下，氣體壓力為≥0.5mpa，經(jīng)減壓閥一2減壓至0.3mpa進入聚合反應器3，在200℃的溫度下，co+2h2在聚合反應器3內(nèi)f-1催化劑上發(fā)生聚合反應，化學方程式表示：

接著ch4+2h2+h2o混合氣與外部輸入的二氧化碳原料7經(jīng)減壓閥三8進入加氫氫化反應器9，在250℃的溫度下，co2+ch4+2h2+h2o在加氫氫化反應器9內(nèi)的催化劑上發(fā)生反應：

化學反應式：

熱混合氣經(jīng)水冷器10冷卻，進入氣液分離器11分離出反應生成的水，2co+4h2氣體進入氣體緩沖罐12，一部分經(jīng)減壓閥四13輸出作為化工碳氫化合物基礎材料，一部分經(jīng)氣體出口14與氣體循環(huán)泵15入口相接，氣體被壓縮至co+2h2混合氣種子罐1，經(jīng)減壓閥一2、聚合反應器3轉化為ch4+2h2+h2o，經(jīng)ch4+2h2混合氣輸出管道4、輸出閥5、減壓閥二6提供ch4+2h2合成甲烷的原料至合成甲烷工廠使用；

從聚合反應器3出口的ch4+2h2+h2o混合氣同時進入加氫氫化反應器9、水冷器10、氣液分離器11、氣體緩沖罐12、氣體出口14、氣體循環(huán)泵15，進入co+2h2混合氣種子罐1，氣體循環(huán)泵15的不斷循環(huán)，消耗了外部的二氧化碳原料，而產(chǎn)出的是ch4+2h2原料16或co+2h2原料17，得到低成本的ch4+2h2原料16或co+2h2原料17的化工基礎原料。

本發(fā)明的反應原理：

co+2h2混合氣種子罐1內(nèi)的co+2h2混合氣在聚合反應器3反應被轉化為ch4+2h2+h2o，生成物的氫在數(shù)量上被增加，反應式：

ch4+2h2外加co2在加氫氫化反應器9內(nèi)被轉化為2co+4h2，生成物的碳氫在數(shù)量上被增加：

生成物2co+4h2通過壓縮機循環(huán)至反應(1)、(2)，生成更多的co和h2碳氫化合物。循環(huán)反應使碳氫物質(zhì)被成倍增加，反應式為：

如此循環(huán)，生成更多的co和h2碳氫化合物，在循環(huán)過程中僅需要外部的co2及時補給；按照反應式(1)、(2)，co+2h2被增加為2co+4h2，消耗的是外部輸入的co2.以來源豐富、價格低廉的co2為原料轉化為co+h2碳氫化工基礎原料被產(chǎn)生，這是由“一生二”的效果。這個原料的資源是co2，而不是地球地下ch資源，是自然界co2的循環(huán)與利用的一個方法。

對于本領域技術人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。

此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。