一种利用多孔流体捕集、转化富CO2工厂尾气为合成气的反应系统

一种利用多孔流体捕集、转化富co2工厂尾气为合成气的反应系统
技术领域
1.本实用新型属于化工设备领域，涉及富co2工厂尾气捕集、转化技术，尤其是一种利用多孔流体捕集、转化富co2工厂尾气为合成气的反应系统。


背景技术：

2.随着我国工业化程度的逐渐加深，如何有效抑制二氧化碳排放成为一个迫切需要解决的问题。多孔液体材料兼顾多孔性和液体流动性，能够有效克服固体材料的局限性，在催化、储能、石油化工、光电材料、气体吸附分离、气体储运、生物医药等领域具有广泛的应用前景。相比于其他吸附co2方法，多孔液体材料具有易制备，成本低，效率高的特点，人们开始考虑利用多孔液体减少co2的排放以及回收再利用问题。另外，除了捕获和封存外，将co2化学转化和利用为高价值化学品和燃料是实现可持续过程和可再生碳源要求的更有吸引力和更有前景的解决方案。
3.合成气是以co和h2为主要组分，用作化工原料的一种原料气。合成气的原料范围很广，可由煤或焦炭等固体燃料气化产生，也可由天然气和石脑油等轻质烃类制取，还可由重油经部分氧化法生产。但是以上方法对煤炭资源的依赖程度较高，并且在生产过程中会产生大量温室气体，不利于工业向节能减排、绿色低碳型工业的转型。
4.综上所述，本专利申请以工厂尾气富co2为原料，捕集得到高浓度co2，通过ch4和co2反应生产合成气，具有良好的工业前景以及对于节能减排、绿色低碳具有重要意义。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，在实际研发过程中，创新了一种用于工厂尾气低碳减排的co2捕集、转化为合成气的反应系统，并且结合了催化合成方法，通过ch4与co2催化重整反应获得合成气，是极具应用前景的co2利用途径，有利于降低co2排放，实现废弃利用、变废为宝，在使用过程中高效方便且绿色低碳环保。
6.本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
7.一种利用多孔流体捕集、转化富co2工厂尾气为合成气的反应系统，包括气流床反应器、电加热炉及固定床反应器，在所述气流床反应器的一侧设置有进气口，在该进气口的上部设置有进液口，在气流床反应器底部设置有反应液出口，在气流床反应器顶部设置有废气出口，在气流床反应器内所述进液口下部设置有筛板。
8.气流床反应器底部的反应液出口通过涡轮泵连接至电加热炉一侧的反应液入口，在所述电加热炉的底部开设有分离液出口，该分离液出口循环连接入所述气流床反应器的进液口，所述电加热炉顶部开设有气体出口，该气体出口接入所述的固定床反应器顶部的气体入口，在固定床反应器顶部气体入口与电加热炉顶部的气体出口管道之间开设有分支气体入口，在所述固定床反应器底部设置有合成气出口。
9.在所述的固定床反应器内设置有用于放置催化剂的催化剂床层，在固定床反应器
壳体外部设置有用于为反应器提供热量电加热套，在电加热炉外层设置有层4。
10.本实用新型的优点和积极效果是：
11.本实用新型创新性地将气流床反应器、电加热炉和固定床反应器串联形成一种工厂尾气富co2捕集、转化为合成气的反应系统，将工厂尾气中co2的捕集过程通过气流床反应器和电加热炉结合起来，实现co2的高效捕集。与固体吸附的高温煅烧相比，以多孔液体作为吸附剂，将传统的化学吸附二氧化碳方式创造性的改变为物理吸附，大大降低了吸附co2所消耗的能量，使得捕集二氧化碳成本大大降低。
12.同时，本实用新型性用加热的方式分离出多孔液体中co2，大大降低了对设备的要求，造价低廉，且增加了实验安全性。最后，将捕集的co2用于合成气的生产，提高了质量传递的效率，不仅提高了co2的利用率，而且符合我国绿色低碳、节能减排的发展要求，具有良好的工业发展前景和经济效益。
附图说明
13.图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
14.下面结合附图并通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。
15.一种利用多孔流体捕集、转化富co2工厂尾气为合成气的反应系统，如图1所示，包括气流床反应器13、电加热炉14及固定床反应器15，在所述气流床反应器的一侧设置有进气口1，在该进气口的上部设置有进液口7，在气流床反应器底部设置有反应液出口2，在气流床反应器顶部设置有废气出口6，在气流床反应器内所述进液口下部设置有筛板8。
16.所述的气流床反应器底部的反应液出口通过涡轮泵16连接至电加热炉一侧的反应液入口3，在所述电加热炉的底部开设有分离液出口5，该分离液出口循环连接入所述气流床反应器的进液口7，所述电加热炉顶部开设有气体出口9，该气体出口接入所述的固定床反应器顶部的气体入口，在固定床反应器顶部气体入口与电加热炉顶部的气体出口管道之间开设有分支气体入口17，在所述固定床反应器底部设置有合成气出口12。
17.在所述的固定床反应器内设置有用于放置催化剂的催化剂床层11，在固定床反应器壳体外部设置有用于为反应器提供热量电加热套10，在电加热炉外层设置有层4。
18.本实用新型系统主要由三部分构成：气流床反应器、电加热炉及固定床反应器，富co2工业尾气从气流床反应器底部的进气口进入，用于吸收co2的多孔液体从气流床顶部的进液口通过筛板进入反应器内，co2被多孔液体吸收后沿反应液出口流出，经涡轮泵进入电加热炉中，气流床反应器中剩余废气沿废气出口排出。
19.电热炉通过电加热炉外部电加热层进行加热，加热后co2从多孔液体中分离出来，多孔液体从电加热炉底部的分离液出口再次循环流入气流床反应器，以此循环。富集后的co2沿电加热炉顶部的气体出口排出并与分支气体入口充入的ch4混合进入固定床反应器，固定床反应器空腔壳体内有一用于放置催化剂的催化剂床层，壳体外部设有电加热套，用于为反应提供热量。ch4和co2在催化剂的作用下重整生成合成气，最后合成气沿固定床底部的合成气出口排出。
20.本发明解决co2的高效捕集与转化问题，充分利用多孔流体材料兼具流动性和多孔性的特点，采用物理吸附的方式捕集，富集二氧化碳，采用电加热方式分离二氧化碳，相比于传统化学吸附和高温煅烧，大大降低了转化的成本，提高了设备的安全性。实现吸附剂的循环利用。为碳化工提供了一种高效的二氧化碳转化方案，具有广阔的工业应用前景。
21.尽管为说明目的公开了本实用新型的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本实用新型及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本实用新型的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。


技术特征：
1.一种利用多孔流体捕集、转化富co2工厂尾气为合成气的反应系统，其特征在于：包括气流床反应器、电加热炉及固定床反应器，在所述气流床反应器的一侧设置有进气口，在该进气口的上部设置有进液口，在气流床反应器底部设置有反应液出口，所述的气流床反应器底部的反应液出口通过涡轮泵连接至电加热炉一侧的反应液入口，在所述电加热炉的底部开设有分离液出口，该分离液出口循环连接入所述气流床反应器的进液口，所述电加热炉顶部开设有气体出口，该气体出口接入固定床反应器顶部的气体入口，在固定床反应器顶部气体入口与电加热炉顶部的气体出口管道之间开设有分支气体入口，在所述固定床反应器底部设置有合成气出口。2.根据权利要求1所述的一种利用多孔流体捕集、转化富co2工厂尾气为合成气的反应系统，其特征在于：在所述的固定床反应器内设置有用于放置催化剂的催化剂床层。3.根据权利要求1或2所述的一种利用多孔流体捕集、转化富co2工厂尾气为合成气的反应系统，其特征在于：在固定床反应器壳体外部设置有用于为反应器提供热量电加热套。4.根据权利要求1所述的一种利用多孔流体捕集、转化富co2工厂尾气为合成气的反应系统，其特征在于：在气流床反应器顶部设置有废气出口。5.根据权利要求1或4所述的一种利用多孔流体捕集、转化富co2工厂尾气为合成气的反应系统，其特征在于：在气流床反应器内所述进液口下部设置有筛板。

技术总结
本实用新型涉及一种利用多孔流体捕集、转化富CO2工厂尾气为合成气的反应系统，包括气流床反应器、电加热炉及固定床反应器，将工厂尾气中CO2的捕集过程通过气流床反应器和电加热炉结合起来，实现CO2的高效捕集；与固体吸附的高温煅烧相比，以多孔液体作为吸附剂，将传统的化学吸附二氧化碳方式创造性的改变为物理吸附，大大降低了吸附CO2所消耗的能量，使得捕集二氧化碳成本大大降低。同时，用加热的方式分离出多孔液体中CO2，大大降低了对设备的要求，造价低廉，且增加了实验安全性；最后，将捕集的CO2用于合成气的生产，提高了质量传递的效率，不仅提高了CO2的利用率，而且符合我国绿色低碳、节能减排的发展要求，具有良好的工业发展前景和经济效益。业发展前景和经济效益。业发展前景和经济效益。


技术研发人员：高新华 何富贵 邢雅琴 田菊梅 李广宇 李财虎 张建利 马清祥 范素兵 何育荣 杨晓娇 赵天生
受保护的技术使用者：宁夏大学
技术研发日：2022.03.02
技术公布日：2022/6/23