本发明涉及可再生能源和co2循环利用,具体涉及一种循环吸附等离子体催化co2加氢转化方法及装置。
背景技术:
1、化石能源的大量使用为人类社会的飞速发展做出了不可磨灭的贡献,但其排放的二氧化碳(co2)也导致了一系列环境问题。考虑到在未来几十年里,人类社会的发展仍依赖化石能源,科技部等9部门在2022年联合印发了《科技支撑碳达峰碳中和实施方案(2022—2030年)》,明确了在稳步发展低碳清洁能源的同时,也要推动负碳技术研究,尤其是空气中直接捕集co2以及co2高值转化利用等技术。将捕集到的co2转化为有高附加值的化学品,可以在降低co2排放的同时实现碳资源的合理利用。目前,co2资源化技术主要以热催化加氢反应为主,在不同的催化剂作用下,可以制取一氧化碳(co)、甲烷(ch4)、甲醇(ch3oh)乃至汽油等高附加值化学品。
2、co2捕集是实现其资源化利用的第一步。相比于膜分离技术与液体吸收法,采用具有大比表面积的多孔吸附剂,通过物理化学的作用将co2从空气中分离并固定的吸附法,是成本较低且较成熟的co2捕集手段。现阶段,通常需要将捕集co2的饱和吸附剂运输到可进行转化的场所,通过变压或升温的方式将co2从吸附剂上脱附,再与氢气混合后进行热催化转化。然而,该技术路线中的运输、co2脱附(需要高温或抽真空)与热催化转化(加热方式通常为燃烧加热)环节均会造成额外的碳排放。
技术实现思路
1、针对现有技术的上述不足,本发明提供了一种可连续运行的,集co2捕集与原位等离子体催化加氢转化为一体的循环吸附等离子体催化co2加氢转化方法及装置。
2、为达到上述发明目的,本发明所采用的技术方案为:
3、提供一种循环吸附等离子体催化co2加氢转化方法,其包括如下步骤:
4、s1:将co2吸附剂和co2加氢催化剂共同负载至多孔材料载体;
5、s2:将多孔材料载体置于等离子体反应器中,将含有co2的气体通入等离子体反应器,将co2吸附;吸附饱和后停止供气;
6、s3:向等离子体反应器中通入h2,并对等离子体反应器供电,h2与吸附在多孔材料载体上的co2反应得到co、ch4以及ch3oh的混合气体。
7、进一步的,所述步骤s2与s3之间还包括步骤s25:
8、使用排空气体对等离子体反应器进行排空,所述排空气体为10%的h2/n2。
9、提供一种循环吸附等离子体催化co2加氢转化装置,包括氢气输送装置、co2混合气体输送装置、第一四通球阀、第一等离子体反应器、第二等离子体反应器、第二四通球阀、转化气体储存罐和空气释放管;
10、所述第一四通球阀分别与氢气输送装置、co2混合气体输送装置、第一等离子体反应器和第二等离子体反应器连接,所述第二四通球阀分别与第一等离子体反应器、第二等离子体反应器、转化气体储存罐和空气释放管连接;
11、当第一等离子体反应器为co2吸附状态且第二等离子体反应器为co2加氢转化状态时,氢气输送装置与第一等离子体反应器的输入端连接,第一等离子体反应器的输出端与转化气体储存罐连接;co2混合气体输送装置与第二等离子体反应器的输入端连接,第二等离子体反应器的输出端与空气释放管连接;
12、当第一等离子体反应器为co2加氢转化状态且第二等离子体反应器为co2吸附状态时,氢气输送装置与第二等离子体反应器的输入端连接,第二等离子体反应器的输出端与转化气体储存罐连接;co2混合气体输送装置与第一等离子体反应器的输入端连接,第一等离子体反应器的输出端与空气释放管连接。
13、本发明的有益效果为:
14、1、本发明开发了一种连续、高效的二氧化碳捕集与转化装置,在非平衡等离子体作用下,吸附剂上的co2能够快速脱附,并在等离子体与催化剂共同作用下加氢转化为低碳燃料;
15、2、在等离子体催化转化co2的同时完成了吸附剂的再生,相较于需要高温或抽真空的co2吸附剂再生或co2脱附手段,该再生方法更高效;
16、3、该技术路线中所有环节的能量消耗均为可再生电力,相较于现有的技术具有更加低碳环保的特点。
1.一种循环吸附等离子体催化co2加氢转化方法,其特征在于,包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的循环吸附等离子体催化co2加氢转化方法,其特征在于,所述步骤s2与s3之间还包括步骤s25:
3.一种循环吸附等离子体催化co2加氢转化装置,其特征在于,包括氢气输送装置、co2混合气体输送装置、第一四通球阀、第一等离子体反应器、第二等离子体反应器、第二四通球阀、转化气体储存罐和空气释放管;
