CN107983089A - 一种工厂电厂炼厂烟气捕获、转化和应用全量资源化系统 - Google Patents

一种工厂电厂炼厂烟气捕获、转化和应用全量资源化系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种工厂电厂炼厂烟气捕获、转化和应用全量资源化系统，通过联合脱污除尘单元除尘和氧化物；捕获子系统捕获CO2，水回收单元回收水；制氢单元将水分解为氢气和氧气，氧气送水煤气单元助燃并获得氢气；转化子系统将CO2与氢气催化反应转化为甲醇和二元醇；应用子系统制备超临界CO2纳米纤维素浆料，调配后与材料颗粒挤出成为超临界CO2纳米纤维素发泡材料；所述能源子系统接入太阳能风能电力，并通过余热、氢气发电补充能源；本发明首次设计出烟气全组份、全量化、资源化综合利用和高附加值产出的组合技术；将烟气转化为甲醇、二元醇、超轻超强纳米纤维素发泡材料，实现CO2的绝对量减排、转化与应用；彻底改善大气污染及温室效应难题。

Description

一种工厂电厂炼厂烟气捕获、转化和应用全量资源化系统
技术领域
本发明涉及烟气捕获，二氧化碳转化和应用技术设备领域，特别涉及一种工厂电厂炼厂烟气捕获、转化和应用全量资源化系统。
背景技术
20世纪中叶以来，全球气候变暖一半以上由人类活动造成，这一结论的可信度在95％以上。近百年全球变暖毋庸置疑，1880年至2012年，全球地表平均温度升高0.85摄氏度；在北半球，1983年至2012年可能是过去1400年中最暖的30年。近60年来，中国地表温度平均气温升高1.38摄氏度，平均每10年升高0.23摄氏度，几乎为全球的两倍。近年来全球高温事件显著增多，干旱和暴雨洪涝事件频发，登陆台风偏多偏强近半数达到十二级，比上世纪90年代增加近一倍。
气候变化对自然生态系统和人类社会产生了深刻影响，从而影响每个人；气候变化导致的全球降水变化和冰雪消融，正加剧淡水资源缺乏；气候变化引起海洋酸化，恶化了已存在的人类健康问题，导致一些地区与炎热有关的人类死亡率增加；全球气候变暖已经影响了自然生态系统和经济社会发展，对全球粮食安全、水资源安全、生态安全、环境安全、能源安全、重大工程安全、经济安全等传统与非传统安全将产生严重威胁。
未来全球气候变暖的程度主要取决于二氧化碳的累积排放量。即使人类停止温室气体排放，但过去温室气体排放导致的气候变化及其相关影响还将持续多个世纪，近期和长期减缓措施将有效地降低本世纪后期的气候变化影响，如果没有更多措施，本世纪末全球平均地表气温可能比工业化前高出4摄氏度。如果将全球温室气体浓度控制在450ppm二氧化碳当量以内，本世纪末温升有可能控制在2摄氏度以内。为此，到2050年，人为温室气体的排放量应在2010年排放的基础上减少40％至70％，到2100年应实现零排放。
截至到2015年，中国超越美国成为碳排放总量世界第一大国，全世界二氧化碳年排放量约360亿吨，其中中国占106亿吨，2016年为110亿吨；现有技术中存在的问题是：
A.烟气回收二氧化碳与烟气处理通常为单一组份或者部分组份，资源化利用程度低；仍然会产生废气、废液和固态废弃物，对气候、环境、经济的影响依然如故；
B.整体二氧化碳排放行业中，如表1所示，能源与工业排放总量占52％以上；而空气中的二氧化碳含量范围在300PPM—408PPM(0.03％—0.0408％),因此，收集空气中的二氧化碳，其产生的效果对于控制整个二氧化碳的排放是微乎其微的，导致现有技术资金投入巨大，其投资研发方向出现偏差；
C.碳交易、二氧化碳应用还无法实现二氧化碳的绝对减量，大多停留在应用后最终还会再次以气态形式重新回到大气中的循环式应用状况，例如：汽水、干冰、灭火器、制碱、制糖工业等，并不能达到真正意义上的回收利用二氧化碳；
D.依据二氧化碳分子结构特征，使得分解或者转化为甲醇、二元醇类化工产品的难度大、工艺条件高、能耗大，而在成本高的催化剂作用下，实现产出的综合成本高，无法实际规模化应用；
E.二氧化碳应用产出产品的市场可接收经济价值偏低，无法让应用项目获得足够的利润，来维持应用项目和应用企业的可持续产出效益；
F.人类冬季取暖、燃煤电厂在排放大量二氧化碳的同时，还排放粉尘，导致PM2.5增加和重度雾霾多发，霾是由空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子组成，二氧化硫、氮氧化物以及可吸入颗粒物(PM2.5)这三项是雾霾主要组成，前两者为气态污染物，它们加上颗粒物就是加重雾霾天气污染的罪魁祸首；
G.太阳能、风能由于电量不稳定、稳压装置造价高昂，导致太阳能与风能的难以并网，而无法实现其经济价值；据统计中国每年有高达600亿价值的风电、太阳能不能入网而白白浪费掉；而风电制氢由于运输价高、危险性大而不具有实际应用价值。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种工厂电厂炼厂烟气捕获、转化和应用全量资源化系统，针对现有技术中的不足，研发设计烟气全组份、全量化、资源化综合利用和高附加值产出的组合技术；针对整体二氧化碳排放中的火电厂、热电厂、石油加工厂、钢铁厂、水泥(磷镁)厂、化工厂等的烟气处理，特别是两大行业—能源行业中的火电站、工业行业中的石油加工厂的二氧化碳进行资源化利用和高附加值产品转化，实现二氧化碳的绝对量减排转化与应用；开发创新性、低成本、高效率的二氧化碳转化工艺，提升转化率；将二氧化碳应用于制造高附加值产品，切断雾霾和PM2.5的祸患来源，融合太阳能、风能发电系统，实现碳的闭路循环，再生能源和化石能源相辅相成，彻底解决改善大气污染、全球温室效应难题。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种工厂电厂炼厂烟气捕获、转化和应用全量资源化系统，简称烟气全量资源化系统；包括能源子系统、捕获子系统、转化子系统、应用子系统、水煤气单元、二氧化碳捕获单元、制氢单元、水回收单元、联合脱污除尘单元、超临界磨浆与备制纳米纤维素单元、超临界二氧化碳纳米纤维素发泡材料单元，其特征在于：
所述烟气包括粉尘颗粒物、气态化合物、微量元素、二氧化碳、水气，所述气态化合物至少包括氮氧化物、硫氧化物；所述烟气全量资源化系统通过联合脱污除尘单元脱除粉尘颗粒物和气态氧化物；通过捕获子系统中的二氧化碳捕获单元捕获二氧化碳，并加压存储为超临界二氧化碳；通过水回收单元回收烟气中的水气；通过制氢单元将回收的水分解为氢气和氧气，所述氧气送入水煤气单元用于助燃，并通过水煤气单元进一步获得高纯氢气；通过转化子系统将捕获的高稳定、低能态二氧化碳与高能态环氧乙烷分子反应生成碳酸乙烯酯(EC)，所述碳酸乙烯酯再与氢气进行催化反应，得到甲醇和二元醇；通过应用子系统将超临界二氧化碳、纳米纤维素制备超临界二氧化碳纳米纤维素浆料，所述超临界二氧化碳纳米纤维素浆料经过浓度调配后与材料颗粒挤出成型为超临界二氧化碳纳米纤维素发泡材料；采用超临界磨浆与备制纳米纤维素单元用于制备超临界二氧化碳纳米纤维素；所述超临界二氧化碳纳米纤维素发泡材料单元用于制备纳米纤维素发泡材料；所述能源子系统接入太阳能发电、风能发电的清洁能源的电力，并通过余热回收发电、氢气燃气发电作为补充调配能源；稳定配置用于为烟气全量资源化系统的各个子系统和各个单元提供所需的电力，同时为烟气全量资源化系统内的动力配电、照明配电、消防配电、监控配电和安防配电提供电力。
一、联合脱污除尘单元
所述联合脱污除尘单元通过干式吸附脱除塔或者碱液吸收池和多级除尘器除去烟气中的粉尘颗粒物和烟气中的氮氧化物、硫氧化物和微量元素，所述微量元素包括汞、硒、砷等重金属；所述粉尘颗粒物用于应用子系统中的超临界二氧化碳纳米纤维素发泡材料单元，用于制造发泡材料的填充料；所述氮氧化物和硫氧化物通过硫氮氧化物处理系统以硝酸盐和硫酸盐形式收集，用于提取制造化肥；
现有技术中，烟气污物联合脱除的工艺有：湿法、半干法和干法三种；湿法中以氧化剂氧化技术为主，半干法主要包括喷雾干燥、电子束法、脉冲电晕法以及烟气循环流化床技术；干法主要包括固相吸附、气相氧化技术；干法相较于前两种工艺因其设备投资小，不产生废液等二次污染而具有更广泛的应用前景。
干法常用吸附剂有活性炭、活性焦、沸石分子筛等；关键是如何脱硫脱硝脱汞的同时，并进行吸附剂再生的工艺方法，所述联合脱污除尘单元干法工艺如下：
采用活性焦磁性载银沸石并负载SCR催化剂，包括磁性Fe3O4粒子，银纳米颗粒，沸石与活性焦，V2O5-WO3/TiO2氧化物；最常用的SCR催化剂为V2O5-WO3(MoO3)/TiO2系列(TiO2作为主要载体、V2O5为主要活性成分)；
所述烟气源包括火电厂、热电厂、石油加工厂、钢铁厂、水泥(磷镁)厂、化工厂等的烟气，特别是燃煤电厂的烟气、水煤气电厂的烟气、燃气电厂的烟气的烟气；
由烟气源引入烟气，通入干式吸附脱除塔，经过活性焦磁性载银沸石并负载SCR催化剂吸附，联合脱硫脱硝脱汞，并通过多级除尘器分离总污物，纯烟气引入烟气罐储存；所述干式吸附脱除塔和多级除尘器下部收集固相混合物，引入磁分离器中对固相混合物进行磁分离，磁性催化剂送入再生器再生后循环使用，灰尘排出制造副产品，汞单独进行回收处理。
所述联合脱污除尘单元湿法工艺如下：烟气源引入烟气，所述烟气依次通过下列工艺步骤，
1、SCR脱硝装置，采用SCR催化剂：V2O5-WO3(MoO3)/TiO2；选择性催化还原反应脱除烟气中的氮氧化物；
2、水热回收装置，回收余热调节烟气的温度至95℃左右，达到酸露点以下，有利于微量元素吸附和粉尘脱除；
3、电除尘器配合布袋除尘器，除去烟尘中的90％固态颗粒物；
4、湿法胶硫装置，设置有喷淋层，喷淋覆盖率达到250％以上；吸收脱除硫氧化物和余下的氮化物；
4.1机械除雾器、湿电除雾器除雾处理，再次除尘10％；
脱硫后，纯净烟气送入捕获子系统；脱硫废水送入脱硫废水处理装置；
5、脱硫废水处理装置，经过汽水分离器的废水，其中含氯离子和多种重金属成分，由软化浓缩器对废水进行软化浓缩，将软化后的浓缩水转移并喷射到脱硝后的高温烟气中，再次蒸发并与粉尘结晶除去，实现湿法脱硫废水的零排放运行；
6、汞催化剂，采用添加器将汞催化剂加入到电除尘器的烟气中，将Hg氧化为汞离子，经过后道的湿法脱硫装置随同二氧化硫一起除去。
二氧化硫脱除率达到99.5％；粉尘颗粒物脱除率为100％。
二、捕获子系统
所述捕获子系统针对已经除尘脱硫脱硝后的烟气中的二氧化碳o水气进行处理，所述烟气来源于工厂、电厂、炼厂的烟气；所述烟气存储于烟气罐中，分别通过水回收单元、二氧化碳捕获单元进行水气回收和二氧化碳回收；将水储存于水罐中，将二氧化碳储存于二氧化碳罐中，所述二氧化碳罐中的二氧化碳通过超临界泵体转化为超临界二氧化碳，并转储存于超临界二氧化碳罐中；
所述捕获子系统中的二氧化碳回收单元，包括吸收解吸单元或者氨水喷淋吸收塔和纯化单元；所述吸收解吸单元内通过碳吸收剂在吸收塔内吸收二氧化碳，通过再生塔再生碳吸收剂来解吸二氧化碳，所述碳吸收剂循环使用；所述再生塔解吸的二氧化碳经过纯化单元中的双联的脱硫床、干燥床、吸附床依次进行残余硫去除、除水干燥、其它微量元素去除，最终对二氧化碳进行提纯处理，使得二氧化碳的纯度达到99.9％；并将提纯后的二氧化碳气体存储于二氧化碳罐中备用；
脱碳水溶液主要应用MEA、DEA、AEEA为主吸收剂，以MDEA为助吸收，配合多种吸收能力强的活性组分及防腐剂、缓蚀剂组成的脱碳水溶液，虽然各有优点，但缺点是综合的脱碳能力普遍较低，再生能耗高，溶剂循环量大，设备腐蚀性强；(乙醇胺、二乙醇胺、羟乙基乙二胺、甲基二乙醇胺)；
本发明采用复合脱碳水溶液,由主吸收组分、助吸收组分、活化组分、缓蚀剂、抗氧化剂和水组成；其中主吸收组分为羟乙基乙二胺AEEA，助吸收组分为2-氨基-2-甲基-1-丙醇AMP、MDEA和三乙醇胺TEA，活化组分为MEA、DEA和哌嗪PZ，缓蚀剂为矾酸钠，抗氧化剂为亚硫酸钠和醋酸铜；该脱碳液具有吸收容量大、净化度高、解吸率大、再生能耗低优点；适用于混合气中二氧化碳含量为3％—70％的烟气。
质量分数的配方为：羟乙基乙二胺含量为5％—35％；助剂含量为5％—30％；活化组分含量为1％—10％；缓蚀剂含量为0.05％—1.0％；抗氧化剂含量为0.05％—1.0％；丁胺的总含量为35％—55％；水的含量为45％—65％。
所述脱碳水溶液中，溶质活性组分一般在30％范围内，其余近70％的溶剂是水，因吸收了CO2的溶液(通称富液)在再生过程中，需要被加热到100℃—120℃，该温度下随着吸收中间体的分解，还会有大量的水随着蒸发，从而导致再生能耗过高；而蒸发的水还需要在再生塔顶被冷凝来保持系统内水的平衡，冷凝过程中所需要的冷凝水使用量大，所以有水脱碳溶液的使用成本一直居高不下，不能使经济效益达到最优化。
优选的，本发明还采用一种非水脱碳溶液：溶质为N-乙基乙醇胺；溶剂为N,N-二乙基乙醇胺；所述溶质占非水脱碳溶液的质量百分比为20—80wt％，其余为溶剂；所述非水脱碳溶液的使用条件为：压力为0—1.2MPa，温度为10—140℃；采用溶剂作为溶剂的同时，也能作为反应剂参与反应，提高吸收量的同时，也加大解吸量和解吸速率。
三、水回收单元
所述水回收单元采用双管双路水热回收装置对烟气中的水和余热进行回收；余热用于热泵发电或者汽轮机发电，水转存于水罐中，用于电解制氢或工艺用水；所述双管双路水热回收装置在烟气全量资源化系统中有多处应用，分别应用于烟气源、联合脱污除尘单元、捕获子系统、转化子系统、应用子系统和能源子系统中，依据双管双路水热回收装置设计原理和各个子系统和单元的实际用途，分别制造多种规格的双管双路水热回收器，分别应用于烟气全量资源化系统的各个子系统和单元中；
所述双管双路水热回收装置，如原理图所示，涉及到冷凝水回收、高温热或余热回收、废水废渣处理；所述冷凝水转移存储于水罐中备用，高温热或余热用于汽轮机发电或者热泵发电，也可用于烟气全量资源化系统中的供热或者外部供热。
所述双管双路水热回收装置是采用双热管技术回收烟气中的热量或余热，采用双冷媒技术回收烟气中的气态水，余热回收和水回收集成设计，水热回收效率高，便于后道工序对水和热进行综合利用。
四、制氢单元
所述制氢单元采种电解法利用水回收单元捕获的水来制取氢气、氧气；所述水煤气单元使用所述制氢单元中电解制氢的产物氧气，来助燃水煤气燃烧发电，所述水煤气单元发出来的电力用于烟气全量资源化系统；所述水煤气单元中产出的高纯氢气与制氢单元中产出的氢气一起存储于氢罐中；对于非水煤气类电厂，本发明采用集成化的水煤气装置，作为全量资源化系统的能源、氢气和氧气的结合性配套装备。
五、转化子系统
所述转化子系统是利用制氢单元或/和水煤气单元所制取的氢气，在铜基纳米催化剂催化作用下，将催化剂与氢气、二氧化碳与固态催化剂进行非均质多相化学反应；采用固定床反应器作为催化反应器与微型板式反应器作为合成反应器，并前后配置，将二氧化碳经环碳酸酯中间体选择加氢同时制备甲醇和二元醇的方法；其特征在于：
1、转化技术方案：采用多相催化反应体系，CO2催化加氢合成甲醇，铜基催化剂载体种类很多，而纳米催化剂具有较高的比表面积、高分散度、热稳定性好、表面能高和表面活性点多等特点，通过环碳酸酯中间体，环碳酸酯选择加氢制备甲醇和二元醇转化率可达100％，甲醇的选择性可达99％，二元醇的选择性在95-99％，铜基催化剂经过滤或离心分离后可以稳定循环使用；
二氧化碳经由环碳酸酯中间体选择加氢，同时制备甲醇和二元醇的转化步骤为：
采用非贵金属Cu为活性组分的负载型催化剂，在较温和的条件下对环碳酸酯具有良好的加氢活性、选择性和稳定性；所述环碳酸酯是具有至少三个碳原子的碳酸酯环结构的化合物，其化学结构式为：
式中R1,R2,R3,R4，各自独立地选自氢、C1-12烷基以及任意取代的芳环，n为0或1；
所述环碳酸酯反应液浓度为10—100％，环碳酸酯反应液的溶剂选自四氢呋喃或1,4-二氧六环；
CO2+环氧乙烷——碳酸乙烯酯
碳酸乙烯酯+H2——甲醇+乙二醇+环氧乙烷
反应条件温和，反应过程绿色高效，催化剂制备工艺简单，生产成本低，催化性能稳定，易于工业化生产；
环氧乙烷与二氧化碳加成反应制备碳酸乙烯酯为放热、体积缩小的反应,从化学平衡方面看,低温、高压的条件有利于反应的进行，选择铜基纳米催化剂使反应顺利进行，反应体系为多相催化体系；
碳酸乙烯酯(EC)是一种性能优良的有机溶剂，可溶解多种聚合物；可作为有机中间体，可替代环氧乙烷用于二氧基化反应；并是酯交换法生产碳酸二甲酯的主要原料；酯交换法是由碳酸二乙酯和乙二醇的酯交换反应而制备碳酸乙烯酯的方法，其过程并不复杂,关键是适用催化剂，提高体系反应温度,加快反应速度。
2、转化反应器配置：所述催化反应器采用固定床反应器，所述合成反应器采用微型板式反应器，所述催化反应器和合成反应器为双循环结构，所述固定床反应器中使用铜硼纳米催化剂，所述微型板式反应器中使用铜镧纳米催化剂；氢气与二氧化碳气体由输送泵，经过热交换器，送入固定床反应器内，与液相中的环氧乙烷生碳酸乙烯酯中间体，在铜硼纳米催化剂作用下，并在氢气还原下产生甲醇和二元醇；反应气体经过换热器热交换后至冷凝器冷却后，送入气液分离器，气相送入微型板式反应器内，液相转存入醇罐；微型板式反应器内，反应气体与液相中的碳酸乙烯酯，在铜镧纳米催化剂作用下，与氢气反应生产甲醇和二元醇；反应混合物经过换热器、冷凝器后，进入气液分离器，液相转入二元醇罐，气相反回与氢气和二氧化碳气体合并循环进行反应；
所述催化反应器和合成反应器顶部分别设置有搅拌反应加速器。
3、多相催化体系：
(1)液相：溶剂为四氢呋喃或者1,4—二氧六环；溶质为环氧乙烷和环碳酸乙烯酯；
(2)固相：采种二氧化硅负载型铜基纳米催化剂，固定床反应器中采用铜硼纳米催化剂；微型板式反应器采用铜镧纳米催化剂；
(3)气相：氢气、二氧化碳气体、反应循环混合气体；
4、体系组成与配比：
采用负载型铜催化剂进行环碳酸酯加氢制备甲醇和二元醇，催化剂组成为Cu/X或Cu-M/X，其中载体X为SiO2、Al2O3、MgO、ZrO2、ZnO中的任何一种或两种的复合物，助剂M为Ba、Mn、Y、La、Ce、Sm、Ga、B中的任何一种或多种，催化剂中金属Cu的负载量为5—70％，优选为10—60％，助剂M以氧化物计负载量为0.0—15％，优选为0.1—12％，其余为氧化物载体；反应条件为反应温度120—180℃，氢气压力2—8MPa，反应时间4—20h；
所述催化剂中金属Cu的负载量优选为10—60％，助剂M以氧化物计负载量优选为0.1—12％，其余为氧化物载体。
5、反应条件：反应温度120—180℃，氢气压力2—8MPa，反应时间4—20h。
6、铜基活性纳米催化剂制备：所述催化剂前驱体采用常规共沉淀法或沉积沉淀法制备，催化剂前驱体在80—120℃干燥10—13h，在300—600℃焙烧3—8h；助剂硼与印油采用其可溶盐，具体选自硝酸盐或乙酸盐，对于非金属B选用硼酸或氧化硼，与铜盐即硝酸铜或乙酸铜共沉淀或在Cu/助剂催化剂前驱体基础上等体积浸渍法加入；催化剂前体的活化：于250—500℃，在氢气气氛中还原2—6h，制得活性催化剂；
(1)铜硼催化剂制备：(43％Cu-B2O3/SiO2)
母体制备：称取15.00g三水硝酸铜、25.00g质量分数20％酸性硅溶胶加入圆底烧瓶，加入125mL蒸馏水搅拌溶解分散，以10wt％NaOH溶液为沉淀剂进行沉淀，沉淀至pH≥10，升温至80℃老化4h。降温后抽滤，用蒸馏水洗涤至中性，于120℃烘干12h，研磨过筛为纳米粉体，即得到母体；
催化剂制备：将母体浸渍质量分数为3％的B2O3助剂，具体如下：称取0.26g硼酸，加入一定量的蒸馏水配成溶液，等体积浸渍4.90g母体，于120℃烘干12h，马弗炉中500℃焙烧3h，氢气气氛中400℃还原活化3h，即得活性催化剂43％Cu-B2O3/SiO2。
(2)铜镧催化剂制备：(43％Cu-La2O3/SiO2)
母体制备：称取15.00g三水硝酸铜、25.00g质量分数20％酸性硅溶胶加入圆底烧瓶，加入125mL蒸馏水搅拌溶解分散，以10wt％NaOH溶液为沉淀剂进行沉淀，沉淀至pH≥10，升温至80℃老化4h。降温后抽滤，用蒸馏水洗涤至中性，于120℃烘干12h，研磨过筛为纳米分体，即得到母体；
催化剂制备：将母体浸渍质量分数为3％的La2O3助剂，具体如下：称取0.42g六水硝酸镧，加入一定量的蒸馏水配成溶液，等体积浸渍4.90g母体，于120℃烘干12h，马弗炉中500℃焙烧3h，氢气气氛中400℃还原活化3h，即得活性催化剂43％Cu-La2O3/SiO2。
六、应用子系统
所述应用子系统包括超临界磨浆与备制纳米纤维素单元、超临界二氧化碳纳米纤维素发泡材料单元；其特征在于：
(1)所述超临界磨浆与备制纳米纤维素单元包括纤维素、磨浆装置；
所述纤维素的粒径为微米级，所述纤维素包括木纤维、碳纤维、硅纤维、金属纤维、石墨烯纤维中的任意一种或者多种组合物；
所述磨浆装置为全密封、耐高压、无水设备，所述磨浆装置将所述纤维素与超临界二氧化碳液体混合打浆，通过磨浆机将微米级的纤维素研磨成为纳米级的纤维素，所述纳米级的纤维素与超临界二氧化碳组成超临界二氧化碳纳米纤维素浆料，简称为纳米浆料；所述纳米浆料中纳米纤维素的含量大于1％；
所述磨浆装置包括浆料槽、磨浆机和输送机；其特征在于：所述浆料槽、磨浆机、输送机通过三通阀、真空阀和高压管路密封式连通，并整体处于超临界工况条件下运行，其内部循环流动填装有由超临界二氧化碳液相和溶入超临界二氧化碳液相中的纤维素粉体构成的浆料；所述输送机的机箱内装配有泵电机和流体泵，由泵电机通过传动带驱动流体泵，从浆料槽吸入浆料至泵入口，并经由泵出口将浆料通过高压管路输送至磨浆机进料口，所述浆料经过侧流道进入固定磨盘和转动磨盘之间，浆料经过精细研磨后由空心转动轴引至料缸内，并经由出料口和高压管路输送至浆料槽中，至此浆料形成超临界状态下的循环输送流动。
所述磨浆机下部密封轴接设置有机箱，所述机箱内由磨电机通过传动带驱动设置有空心转动轴，所述空心转动轴传动转动磨盘高速旋转，所述转动磨盘与固定磨盘上设置的相互耦合的超精细纳米研磨齿阵，所述超精细纳米齿阵将微米级的纤维素研磨为纳米级的纤维素。
所述浆料槽内设置有温度传感器、压力传感器、密度传感器和粒度检测传感器，分别用于检测浆料槽内浆料的温度、压力、密度和纤维素粒径信号，并通过PLC控制器显示上述参数信息。
所述浆料槽外部设置有加热器和冷却器，用于控制调节浆料槽内超临界状态下的浆料的温度。
所述浆料槽上CO2液进口用于送入超临界二氧化碳液体，并通过二氧化碳液进口上配置的阀组与真空阀一起，放出或者添加二氧化碳液体，以此来控制超临界二氧化碳的压力。
所述浆料槽还包括搅拌机、搅拌器、清洗槽、出料口、清洗剂和排污口；所述搅拌机和搅拌器用于浆料槽内浆料的搅拌与混合，所述清洗槽内填装有清洗剂，用于对磨浆装置进行清洗，所述排污口用于排放清洗废液。
所述磨浆机还包括磨体、压力表、流量表，所述磨体为磨浆机的壳体，所述压力表和流量表装配在进料口的高压管路上，用于显示超临界浆料的压力和流量。
(2)所述超临界二氧化碳纳米纤维素发泡材料单元包括辅助装置、调配装置、注射装置、双螺杆挤出机、发泡装置、发泡材料；
所述调配装置是对纳米浆料中超临界二氧化碳与纳米纤维素的含量配比进行超临界调节，释放其中的二氧化碳，从而提高纳米浆料中的纳米纤维素含量，经过调配装置释放二氧化碳后，所述纳米浆料中二氧化碳与纳米纤维素的比例为(30％—70％):(70％—30％)(重量百分比WT％)；以便于保持纳米纤维素在发泡材料中的含量，增加发泡材料的性能；所述调配装置与纳米浆料储罐相互连通，所述纳米浆料储罐用于存储和供给调配好的纳米浆料；
所述发泡材料中熔入的二氧化碳数量与超临界二氧化碳的压力大小正相关；当压力为5Mpa时，二氧化碳的熔入量为3％；当压力为15Mpa时，二氧化碳的熔入量为10％；本发明采用约20Mpa压力条件，以便于增加二氧化碳的熔入数量达到更高的百分含量；
所述应用子系统将调配后的纳米浆料、超临界二氧化碳、促进剂调配至设计比例，并于高压混合器中混合均匀得到超临界液料；进一步的，将所述超临界液料通过纳米纤维素注射装置，高压注射到双螺杆挤出机内；同步的，所述材料颗粒一起送入双螺杆挤出机，并与超临界液料熔融混合，通过模具挤出成型得到挤出品，将挤出品通过发泡工艺发泡，制得发泡材料产品；
所述辅助装置，由超临界二氧化碳罐供给所需要的超临界二氧化碳液体，并设置有CO2稳压器、高压泵、CO2恒温装置和质量流量计，用于对超临界二氧化碳的定量计量供料；所述促进剂通过高压泵和质量流量计进行计量供料；
所述材料颗粒包括塑料颗粒或者粉体、水泥颗粒或者粉体、玻璃颗粒或者粉体；所述发泡材料包括发泡塑料、发泡水泥、发泡玻璃，所述发泡材料包括片材、板材、型材、块体或者结构体。
所述发泡材料的性能指标为：(以PP发泡材料为例)
1、纳米纤维素的含量为：1％—5％；
2、弹性模量为：3GPa—10GPa；
3、热变形温度(HDT)为：130℃—150℃；
4、强度为：1000KPa—3000KPa。
现有技术中，国内相应的发泡材料的强度仅达到150KPa—500KPa；美国相应的发泡材料的强度也只达到1000KPa。
七、能源子系统
所述能源子系统是用来综合调节与配置各个子系统的用电量和热量分配与回收，其目的是通过充分利用清洁能源发电、氢气发电、余热回收和发电，来满足各个子系统的用量用热需求，最终实现整个全量资源化系统的自给足；
因此，所述能源子系统配置有太阳能发电装置、风能发电装置，并通过电解水制备氢气来储能，在太阳能发电和风能发电有余富时，将多余能量以电解氢的形式存储起来；在系统需要补充电力时，通过燃气发电机燃烧氢气产生电能为系统供电。
本系统充分利用各子系统的余热，采用热泵和余热回收技术，来充分利用热能，将多余热能通过超临界二氧化碳形式储存热量，需要时通过超临界二氧化碳来释放热能再次利用。
所述能源子系统还包括电解水时产生的高纯度氧气，将电解氧气用于水煤气电厂的燃煤发电，也同时获取水煤气电厂燃烧后的高纯氢气，通过氢气存储或者用于转化子系统中；使得整个系统运行于全面循环、综合资源化模式中；通过对二氧化碳的捕获、转化、应用，而最后产出的是甲醇、二元醇、发泡材料，构成系统的物料平衡；通过能源子系统的融合，使得清洁能源、氢能源和系统热能的利用，达到整个系统能源自给自足的同时，还可以输出部分热能、电能或者氢能。从而实现能量利用的全量化和烟气利用的全量化目标。
所述能源子系统采用无二氧化碳排放的太阳能、风能，但在全量资源化系统起动初期，仍然需要使用市场化的电能和热能作为前期系统起动能源。
通过上述技术方案，本发明技术方案的有益效果是：本发明烟气全组份、全量化、资源化综合利用系统可以将二氧化碳排放源头烟气里的高浓度二氧化碳直接收集转化，收集率和提纯率达到95％；将这些收集的二氧化碳在略高于烟气尾气温度下、用高效非贵金属纳米催化剂，反应生成甲醇和二元醇，转换率和选择率都在90％以上，同时，按照一定比例，将部分这些被收集的二氧化碳转化到超临界状态，高效制备纳米纤维材料，再生产多种微观发泡建材。该微观发泡高分子复合材料建材，提高了建材性能，其密度可降低至30kg/m3(不发泡材料的密度为1400kg/m3)；本发明只要仅转换中国大型火电站二氧化碳总量的30％，其产品的市场规模就可达到11万亿元人民币。
本发明专利第一次将火电厂烟气里的二氧化碳作为一种资源加以充分利用，并产生可观的、可持续的经济价值；本发明专利也第一次将火电站的烟气全部收集和处理，没有任何燃烧产物直接排放到大气；因此，本发明专利技术产生的经济价值足以抵消同时处理二氧化硫及颗粒物的成本，保证火电站的经济利益，从而彻底解决雾霾问题。
自从有了人类文明以来，人类赖以生存和发展的化石能源在带来能源和发展的同时，一直都是向大气直接排放各种燃料所产生的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物以及灰碴，在大气中积累了越来越多的二氧化碳，近50年的人类高速发展，其造成的全球温室效应和全球气候变暖已经是公认的事实。2014年地球大气中二氧化碳浓度已达408ppm，打破了2500万年来，地球上空气中二氧化碳约占空气总体积的0.03％(300ppm)的平衡。本发明专利第一次将火电站或烟囱的烟气全部收集和处理，没有任何燃烧产物直接排放到大气，本发明的实施将为降低地球大气中的二氧化碳浓度，减小甚至彻底消除雾霾做出贡献。
虽然太阳能、风能等再生能源已经发展了多年，各国政府也在大力推广，但是，由于其随气候变化而变化导致的发电不稳定，很难入网火电站电网，稳压系统甚至比再生能源电站大几倍，没有经济性。所以，才有中国每年有高达600亿价值的风电不能入网而白白浪费掉。风能电站大多在中国西部不发达地区，而风电制氢，然后再长途运输氢气或建立氢气输送管道输送，由于氢气是最轻的气体，其运输成本太高；而且，氢气非常容易爆炸等难题；一直存在着业界人士认为这两种清洁能源没有未来的观点。火电站烟气利用，特别是其二氧化碳气体的转换，必须依靠火电站能源之外的能源来提供所需能源，这样煤、天然气燃烧发电，通过其它他再生能源来转换火电站烟气里的二氧化碳，才能实现碳的闭路循环和绝对量减排；再生能源和化石能源相辅相成，在提供电能的同时，大气污染问题、全球温室效应等难问题都可能彻底解决。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所公开的一种工厂电厂炼厂烟气捕获、转化和应用全量资源化系统示意图；
图2为本发明实施例所公开的一种工厂电厂炼厂烟气捕获、转化和应用全量资源化系统捕获子系统示意图；
图3为本发明实施例所公开的一种工厂电厂炼厂烟气捕获、转化和应用全量资源化系统转化子系统示意图；
图4为本发明实施例所公开的一种工厂电厂炼厂烟气捕获、转化和应用全量资源化系统应用子系统示意图；
图5为本发明实施例所公开的工厂电厂炼厂烟气捕获、转化和应用能源子系统示意图；
图6为本发明实施例所公开的工厂电厂炼厂烟气捕获、转化和应用联合脱污除尘单元示意图；
图7为本发明实施例所公开的一种工厂电厂炼厂烟气捕获、转化和应用全量资源化系统捕获子系统工艺流程示意图；
图8为本发明实施例所公开的一种工厂电厂炼厂烟气捕获、转化和应用全量资源化系统转化子系统工艺流程示意图；
图9为本发明实施例所公开的一种工厂电厂炼厂烟气捕获、转化和应用全量资源化系统应用子系统工艺流程示意图；
图10为本发明实施例所公开的一种工厂电厂炼厂烟气捕获、转化和应用全量资源化系统超临界二氧化碳纳米纤维素磨浆装置示意图。
图中数字和字母所表示的相应部件名称：
1.脱硫水洗塔 2.吸收塔 3.再生塔 4.热交换器
5.吸收剂罐 6.气液分离器 7.输送泵 8.脱硫床
9.干燥床 10.吸附床 11.冷凝器 12.吸附脱除塔
13.多级除尘器 14.磁分离器 15.再生器 16.搅拌反应加速器
100.浆料槽 101.搅拌机 102.搅拌器 103.加热器
104.温度传感器 105.粉体加料口 106.CO2液进口 107.浆料
108.清洗槽 109.三通阀 110.真空阀 111.出料口
112.高压管路 113.清洗剂 114.排污口
200.磨浆机 201.磨体 202.磨电机 203.料缸
204.进料口 205.压力表 206.流量表 207.固定磨盘
208.转动磨盘 209.空心转动轴 210.侧流道 211.出料口
212.传动带 213.机箱
300.输送机 301.泵电机 302.流体泵 303.泵入口
304.泵出口 305.传动带 306.机箱
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据图1至图10，本发明提供了一种工厂电厂炼厂烟气捕获、转化和应用全量资源化系统，包括联合脱污除尘单元、制氢单元、捕获子系统、转化子系统、应用子系统、水煤气单元、二氧化碳捕获单元、水回收单元、超临界磨浆与备制纳米纤维素单元、超临界二氧化碳纳米纤维素发泡材料单元。
所述烟气包括粉尘颗粒物、气态化合物、微量元素、二氧化碳、水气，所述气态化合物至少包括氮氧化物、硫氧化物；所述烟气全量资源化系统通过联合脱污除尘单元脱除粉尘颗粒物和气态氧化物；通过捕获子系统中的二氧化碳捕获单元捕获二氧化碳，并加压存储为超临界二氧化碳；通过水回收单元回收烟气中的水气；通过制氢单元将回收的水分解为氢气和氧气，所述氧气送入水煤气单元用于助燃，并通过水煤气单元进一步获得高纯氢气；通过转化子系统将捕获的高稳定、低能态二氧化碳与高能态环氧乙烷分子反应生成碳酸乙烯酯(EC)，所述碳酸乙烯酯再与氢气进行催化反应，得到甲醇和二元醇；通过应用子系统将超临界二氧化碳、纳米纤维素制备超临界二氧化碳纳米纤维素浆料，所述超临界二氧化碳纳米纤维素浆料经过浓度调配后与材料颗粒挤出成型为超临界二氧化碳纳米纤维素发泡材料；采用超临界磨浆与备制纳米纤维素单元用于制备超临界二氧化碳纳米纤维素；所述超临界二氧化碳纳米纤维素发泡材料单元用于制备纳米纤维素发泡材料；所述能源子系统接入太阳能发电、风能发电的清洁能源的电力，并通过余热回收发电、氢气燃气发电作为补充调配能源；稳定配置用于为烟气全量资源化系统的各个子系统和各个单元提供所需的电力，同时为烟气全量资源化系统内的动力配电、照明配电、消防配电、监控配电和安防配电提供电力。
一、联合脱污除尘单元
所述联合脱污除尘单元通过干式吸附脱除塔和多级除尘器除去烟气中的粉尘颗粒物和烟气中的氮氧化物、硫氧化物和微量元素，所述微量元素包括汞、硒、砷等重金属；所述粉尘颗粒物用于应用子系统中的超临界二氧化碳纳米纤维素发泡材料单元，用于制造发泡材料的填充料；所述氮氧化物和硫氧化物通过硫氮氧化物处理系统以硝酸盐和硫酸盐形式收集，用于提取制造化肥；
现有技术中，烟气污物联合脱除的工艺有：湿法、半干法和干法三种；湿法中以氧化剂氧化技术为主，半干法主要包括喷雾干燥、电子束法、脉冲电晕法以及烟气循环流化床技术；干法主要包括固相吸附、气相氧化技术；干法相较于前两种工艺因其设备投资小，不产生废液等二次污染而具有更广泛的应用前景。
干法常用吸附剂有活性炭、活性焦、沸石分子筛等；关键是如何脱硫脱硝脱汞的同时，并进行吸附剂再生的工艺方法，所述联合脱污除尘单元干法工艺如下：
采用活性焦磁性载银沸石并负载SCR催化剂，包括磁性Fe3O4粒子，银纳米颗粒，沸石与活性焦，V2O5-WO3/TiO2氧化物；最常用的SCR催化剂为V2O5-WO3(MoO3)/TiO2系列(TiO2作为主要载体、V2O5为主要活性成分)；
所述烟气源包括火电厂、热电厂、石油加工厂、钢铁厂、水泥(磷镁)厂、化工厂等的烟气，特别是燃煤电厂的烟气、水煤气电厂的烟气、燃气电厂的烟气的烟气；
由烟气源引入烟气，通入干式吸附脱除塔12，经过活性焦磁性载银沸石并负载SCR催化剂吸附，联合脱硫脱硝脱汞，并通过多级除尘器13分离总污物，纯烟气引入烟气罐储存；所述干式吸附脱除塔和多级除尘器下部收集固相混合物，引入磁分离器14中对固相混合物进行磁分离，磁性催化剂送入再生器15再生后循环使用，灰尘排出制造副产品，汞单独进行回收处理。
所述联合脱污除尘单元湿法工艺如下：烟气源引入烟气，所述烟气依次通过下列工艺步骤，
1、SCR脱硝装置，采用SCR催化剂：V2O5-WO3(MoO3)/TiO2；选择性催化还原反应脱除烟气中的氮氧化物；
2、水热回收装置，回收余热调节烟气的温度至95℃左右，达到酸露点以下，有利于微量元素吸附和粉尘脱除；
3、电除尘器配合布袋除尘器，除去烟尘中的90％固态颗粒物；
4、湿法胶硫装置，在脱硫水洗塔1内通过输送泵7输送水，设置有喷淋层，喷淋覆盖率达到250％以上；吸收脱除硫氧化物和余下的氮化物；
4.1机械除雾器、湿电除雾器除雾处理，再次除尘10％；
脱硫后，纯净烟气送入捕获子系统；脱硫废水送入脱硫废水处理装置；
5、脱硫废水处理装置，经过汽水分离器的废水，其中含氯离子和多种重金属成分，由软化浓缩器对废水进行软化浓缩，将软化后的浓缩水转移并喷射到脱硝后的高温烟气中，再次蒸发并与粉尘结晶除去，实现湿法脱硫废水的零排放运行；
6、汞催化剂，采用添加器将汞催化剂加入到电除尘器的烟气中，将Hg氧化为汞离子，经过后道的湿法脱硫装置随同二氧化硫一起除去。
二氧化硫脱除率达到99.5％；粉尘颗粒物脱除率为100％。
二、捕获子系统
所述捕获子系统针对已经除尘脱硫脱硝后的烟气中的二氧化碳和水气进行处理，所述烟气来源于工厂、电厂、炼厂的烟气；所述烟气存储于烟气罐中，分别通过水回收单元、二氧化碳捕获单元进行水气回收和二氧化碳回收；将水储存于水罐中，将二氧化碳储存于二氧化碳罐中，所述二氧化碳罐中的二氧化碳通过超临界泵体转化为超临界二氧化碳，并转储存于超临界二氧化碳罐中；
所述捕获子系统中的二氧化碳回收单元，包括吸收解吸单元或者氨水喷淋吸收塔和纯化单元；所述吸收解吸单元内通过碳吸收剂在吸收塔2内吸收二氧化碳，配置有热交换器、吸收剂罐和气液分离器；通过再生塔3再生碳吸收剂来解吸二氧化碳，所述碳吸收剂循环使用；所述再生塔解吸的二氧化碳经过纯化单元中的双联的脱硫床8、干燥床9、吸附床10依次进行残余硫去除、除水干燥、其它微量元素去除，最终对二氧化碳进行提纯处理，使得二氧化碳的纯度达到99.9％；并将提纯后的二氧化碳气体存储于二氧化碳罐中备用；
脱碳水溶液主要应用MEA、DEA、AEEA为主吸收剂，以MDEA为助吸收，配合多种吸收能力强的活性组分及防腐剂、缓蚀剂组成的脱碳水溶液，虽然各有优点，但缺点是综合的脱碳能力普遍较低，再生能耗高，溶剂循环量大，设备腐蚀性强；(乙醇胺、二乙醇胺、羟乙基乙二胺、甲基二乙醇胺)；
本发明采用复合脱碳水溶液,由主吸收组分、助吸收组分、活化组分、缓蚀剂、抗氧化剂和水组成；其中主吸收组分为羟乙基乙二胺AEEA，助吸收组分为2-氨基-2-甲基-1-丙醇AMP、MDEA和三乙醇胺TEA，活化组分为MEA、DEA和哌嗪PZ，缓蚀剂为矾酸钠，抗氧化剂为亚硫酸钠和醋酸铜；该脱碳液具有吸收容量大、净化度高、解吸率大、再生能耗低优点；适用于混合气中二氧化碳含量为3％—70％的烟气。
质量分数的配方为：羟乙基乙二胺含量为5％—35％；助剂含量为5％—30％；活化组分含量为1％—10％；缓蚀剂含量为0.05％—1.0％；抗氧化剂含量为0.05％—1.0％；丁胺的总含量为35％—55％；水的含量为45％—65％。
所述脱碳水溶液中，溶质活性组分一般在30％范围内，其余近70％的溶剂是水，因吸收了CO2的溶液(通称富液)在再生过程中，需要被加热到100℃—120℃，该温度下随着吸收中间体的分解，还会有大量的水随着蒸发，从而导致再生能耗过高；而蒸发的水还需要在再生塔顶被冷凝来保持系统内水的平衡，冷凝过程中所需要的冷凝水使用量大，所以有水脱碳溶液的使用成本一直居高不下，不能使经济效益达到最优化。
优选的，本发明还采用一种非水脱碳溶液：溶质为N-乙基乙醇胺；溶剂为N,N-二乙基乙醇胺；所述溶质占非水脱碳溶液的质量百分比为20—80wt％，其余为溶剂；所述非水脱碳溶液的使用条件为：压力为0—1.2MPa，温度为10—140℃；采用溶剂作为溶剂的同时，也能作为反应剂参与反应，提高吸收量的同时，也加大解吸量和解吸速率。
三、水回收单元
所述水回收单元采用双管双路水热回收装置对烟气中的水和余热进行回收；余热用于热泵发电或者汽轮机发电，水转存于水罐中，用于电解制氢或工艺用水；所述双管双路水热回收装置在烟气全量资源化系统中有多处应用，分别应用于烟气源、联合脱污除尘单元、捕获子系统、转化子系统、应用子系统和能源子系统中，依据双管双路水热回收装置设计原理和各个子系统和单元的实际用途，分别制造多种规格的双管双路水热回收器，分别应用于烟气全量资源化系统的各个子系统和单元中；
所述双管双路水热回收装置，如原理图所示，涉及到冷凝水回收、高温热或余热回收、废水废渣处理；所述冷凝水转移存储于水罐中备用，高温热或余热用于汽轮机发电或者热泵发电，也可用于烟气全量资源化系统中的供热或者外部供热。
所述双管双路水热回收装置是采用双热管技术回收烟气中的热量或余热，采用双冷媒技术回收烟气中的气态水，余热回收和水回收集成设计，水热回收效率高，便于后道工序对水和热进行综合利用。
四、制氢单元
所述制氢单元采种电解法利用水回收单元捕获的水来制取氢气、氧气；所述水煤气单元使用所述制氢单元中电解制氢的产物氧气，来助燃水煤气燃烧发电，所述水煤气单元发出来的电力用于烟气全量资源化系统；所述水煤气单元中产出的高纯氢气与制氢单元中产出的氢气一起存储于氢罐中；对于非水煤气类电厂，本发明采用集成化的水煤气装置，作为全量资源化系统的能源、氢气和氧气的结合性配套装备。
五、转化子系统
所述转化子系统是利用制氢单元或/和水煤气单元所制取的氢气，在铜基纳米催化剂催化作用下，将催化剂与氢气、二氧化碳与固态催化剂进行非均质多相化学反应；采用固定床反应器作为催化反应器与微型板式反应器作为合成反应器，并前后配置，将二氧化碳经环碳酸酯中间体选择加氢同时制备甲醇和二元醇的方法；其特征在于：
1、转化技术方案：采用多相催化反应体系，CO2催化加氢合成甲醇，铜基催化剂载体种类很多，而纳米催化剂具有较高的比表面积、高分散度、热稳定性好、表面能高和表面活性点多等特点，通过环碳酸酯中间体，环碳酸酯选择加氢制备甲醇和二元醇转化率可达100％，甲醇的选择性可达99％，二元醇的选择性在95-99％，铜基催化剂经过滤或离心分离后可以稳定循环使用；
二氧化碳经由环碳酸酯中间体选择加氢，同时制备甲醇和二元醇的转化步骤为：
采用非贵金属Cu为活性组分的负载型催化剂，在较温和的条件下对环碳酸酯具有良好的加氢活性、选择性和稳定性；所述环碳酸酯是具有至少三个碳原子的碳酸酯环结构的化合物，其化学结构式为：
式中R1,R2,R3,R4，各自独立地选自氢、C1-12烷基以及任意取代的芳环，n为0或1；
所述环碳酸酯反应液浓度为10—100％，环碳酸酯反应液的溶剂选自四氢呋喃或1,4-二氧六环；
CO2+环氧乙烷——碳酸乙烯酯
碳酸乙烯酯+H2——甲醇+乙二醇+环氧乙烷
反应条件温和，反应过程绿色高效，催化剂制备工艺简单，生产成本低，催化性能稳定，易于工业化生产；
环氧乙烷与二氧化碳加成反应制备碳酸乙烯酯为放热、体积缩小的反应,从化学平衡方面看,低温、高压的条件有利于反应的进行，选择铜基纳米催化剂使反应顺利进行，反应体系为多相催化体系；
碳酸乙烯酯(EC)是一种性能优良的有机溶剂，可溶解多种聚合物；可作为有机中间体，可替代环氧乙烷用于二氧基化反应；并是酯交换法生产碳酸二甲酯的主要原料；酯交换法是由碳酸二乙酯和乙二醇的酯交换反应而制备碳酸乙烯酯的方法，其过程并不复杂,关键是适用催化剂，提高体系反应温度,加快反应速度。
2、转化反应器配置：采用固定床反应器和微型板式反应器双循环结构，固定床反应器中使用铜硼纳米催化剂，所述微型板式反应器中使用铜镧纳米催化剂；氢气与二氧化碳气体由输送泵，经过热交换器A、B，送入固定床反应器内，与液相中的环氧乙烷生碳酸乙烯酯中间体，在铜硼纳米催化剂作用下，并在氢气还原下产生甲醇和二元醇；反应气体经过换热器热交换后至冷凝器11冷却后，送入气液分离器6，气相送入微型板式反应器内，液相转存入醇罐；微型板式反应器内，反应气体与液相中的碳酸乙烯酯，在铜镧纳米催化剂作用下，与氢气反应生产甲醇和二元醇；反应混合物经过热交换器A、B，冷凝器11后，进入气液分离器6，液相转入二元醇罐，气相反回与氢气和二氧化碳气体合并循环进行反应；
所述催化反应器和合成反应器顶部分别设置有搅拌反应加速器16。
3、多相催化体系：
(1)液相：溶剂为四氢呋喃或者1,4—二氧六环；溶质为环氧乙烷和环碳酸乙烯酯；
(2)固相：采种二氧化硅负载型铜基纳米催化剂，固定床反应器中采用铜硼纳米催化剂；微型板式反应器采用铜镧纳米催化剂；
(3)气相：氢气、二氧化碳气体、反应循环混合气体；
4、体系组成与配比：
采用负载型铜催化剂进行环碳酸酯加氢制备甲醇和二元醇，催化剂组成为Cu/X或Cu-M/X，其中载体X为SiO2、Al2O3、MgO、ZrO2、ZnO中的任何一种或两种的复合物，助剂M为Ba、Mn、Y、La、Ce、Sm、Ga、B中的任何一种或多种，催化剂中金属Cu的负载量为5—70％，优选为10—60％，助剂M以氧化物计负载量为0.0—15％，优选为0.1—12％，其余为氧化物载体；反应条件为反应温度120—180℃，氢气压力2—8MPa，反应时间4—20h；
所述催化剂中金属Cu的负载量优选为10—60％，助剂M以氧化物计负载量优选为0.1—12％，其余为氧化物载体。
5、反应条件：反应温度120—180℃，氢气压力2—8MPa，反应时间4—20h。
6、铜基活性纳米催化剂制备：所述催化剂前驱体采用常规共沉淀法或沉积沉淀法制备，催化剂前驱体在80—120℃干燥10—13h，在300—600℃焙烧3—8h；助剂硼与印油采用其可溶盐，具体选自硝酸盐或乙酸盐，对于非金属B选用硼酸或氧化硼，与铜盐即硝酸铜或乙酸铜共沉淀或在Cu/助剂催化剂前驱体基础上等体积浸渍法加入；催化剂前体的活化：于250—500℃，在氢气气氛中还原2—6h，制得活性催化剂；
(1)铜硼催化剂制备：(43％Cu-B2O3/SiO2)
母体制备：称取15.00g三水硝酸铜、25.00g质量分数20％酸性硅溶胶加入圆底烧瓶，加入125mL蒸馏水搅拌溶解分散，以10wt％NaOH溶液为沉淀剂进行沉淀，沉淀至pH≥10，升温至80℃老化4h。降温后抽滤，用蒸馏水洗涤至中性，于120℃烘干12h，研磨过筛为纳米粉体，即得到母体；
催化剂制备：将母体浸渍质量分数为3％的B2O3助剂，具体如下：称取0.26g硼酸，加入一定量的蒸馏水配成溶液，等体积浸渍4.90g母体，于120℃烘干12h，马弗炉中500℃焙烧3h，氢气气氛中400℃还原活化3h，即得活性催化剂43％Cu-B2O3/SiO2。
(2)铜镧催化剂制备：(43％Cu-La2O3/SiO2)
母体制备：称取15.00g三水硝酸铜、25.00g质量分数20％酸性硅溶胶加入圆底烧瓶，加入125mL蒸馏水搅拌溶解分散，以10wt％NaOH溶液为沉淀剂进行沉淀，沉淀至pH≥10，升温至80℃老化4h。降温后抽滤，用蒸馏水洗涤至中性，于120℃烘干12h，研磨过筛为纳米分体，即得到母体；
催化剂制备：将母体浸渍质量分数为3％的La2O3助剂，具体如下：称取0.42g六水硝酸镧，加入一定量的蒸馏水配成溶液，等体积浸渍4.90g母体，于120℃烘干12h，马弗炉中500℃焙烧3h，氢气气氛中400℃还原活化3h，即得活性催化剂43％Cu-La2O3/SiO2。
六、应用子系统
所述应用子系统包括超临界磨浆与备制纳米纤维素单元、超临界二氧化碳纳米纤维素发泡材料单元；其特征在于：
(1)所述超临界磨浆与备制纳米纤维素单元包括纤维素、磨浆装置；
所述纤维素的粒径为微米级，所述纤维素包括木纤维、碳纤维、硅纤维、金属纤维、石墨烯纤维中的任意一种或者多种组合物；
所述磨浆装置为全密封、耐高压、无水设备，所述磨浆装置将所述纤维素与超临界二氧化碳液体混合打浆，通过磨浆机将微米级的纤维素研磨成为纳米级的纤维素，所述纳米级的纤维素与超临界二氧化碳组成超临界二氧化碳纳米纤维素浆料，简称为纳米浆料；所述纳米浆料中纳米纤维素的含量大于1％；
所述磨浆装置包括浆料槽100、磨浆机200和输送机300；其特征在于：
所述浆料槽100、磨浆机200、输送机300通过三通阀109、真空阀110和高压管路112密封式连通，并整体处于超临界工况条件下运行，其内部循环流动填装有由超临界二氧化碳液相和溶入超临界二氧化碳液相中的纤维素粉体构成的浆料107；所述输送机300的机箱306内装配有泵电机301和流体泵302，由泵电机301通过传动带305驱动流体泵302，从浆料槽100吸入浆料107至泵入口303，并经由泵出口304将浆料107通过高压管路112输送至磨浆机200进料口204，所述浆料107经过侧流道210进入固定磨盘207和转动磨盘208之间，浆料107经过精细研磨后由空心转动轴209引至料缸203内，并经由出料口211和高压管路112输送至浆料槽100中，至此浆料107形成超临界状态下的循环输送流动。
所述磨浆机200下部密封轴接设置有机箱213，所述机箱213内由磨电机202通过传动带212驱动设置有空心转动轴209，所述空心转动轴209传动转动磨盘208高速旋转，所述转动磨盘208与固定磨盘207上设置的相互耦合的超精细纳米研磨齿阵，所述超精细纳米齿阵将微米级的纤维素研磨为纳米级的纤维素。
所述浆料槽100内设置有温度传感器104、压力传感器、密度传感器和粒度检测传感器，分别用于检测浆料槽100内浆料107的温度、压力、密度和纤维素粒径信号，并通过PLC控制器显示上述参数信息。
所述浆料槽100外部设置有加热器103和冷却器，用于控制调节浆料槽100内超临界状态下的浆料107的温度。
所述浆料槽100上CO2液进口106用于送入超临界二氧化碳液体，并通过二氧化碳液进口106上配置的阀组与真空阀110一起，放出或者添加二氧化碳液体，以此来控制超临界二氧化碳的压力。
所述浆料槽100还包括搅拌机101、搅拌器102、清洗槽108、出料口111、清洗剂113和排污口114；所述搅拌机101和搅拌器102用于浆料槽100内浆料107的搅拌与混合，所述清洗槽108内填装有清洗剂113，用于对磨浆装置进行清洗，所述排污口114用于排放清洗废液。
所述磨浆机200还包括磨体201、压力表205、流量表206，所述磨体201为磨浆机200的壳体，所述压力表205和流量表206装配在进料口204的高压管路112上，用于显示超临界浆料的压力和流量。
(2)所述超临界二氧化碳纳米纤维素发泡材料单元包括辅助装置、调配装置、注射装置、双螺杆挤出机、发泡装置、发泡材料；
所述调配装置是对纳米浆料中超临界二氧化碳与纳米纤维素的含量配比进行超临界调节，释放其中的二氧化碳，从而提高纳米浆料中的纳米纤维素含量，经过调配装置释放二氧化碳后，所述纳米浆料中二氧化碳与纳米纤维素的比例为(30％—70％):(70％—30％)(重量百分比WT％)；以便于保持纳米纤维素在发泡材料中的含量，增加发泡材料的性能；所述调配装置与纳米浆料储罐相互连通，所述纳米浆料储罐用于存储和供给调配好的纳米浆料；
所述发泡材料中熔入的二氧化碳数量与超临界二氧化碳的压力大小正相关；当压力为5Mpa时，二氧化碳的熔入量为3％；当压力为15Mpa时，二氧化碳的熔入量为10％；本发明采用约20Mpa压力条件，以便于增加二氧化碳的熔入数量达到更高的百分含量；
所述应用子系统将调配后的纳米浆料、超临界二氧化碳、促进剂调配至设计比例，并于高压混合器中混合均匀得到超临界液料；进一步的，将所述超临界液料通过纳米纤维素注射装置，高压注射到双螺杆挤出机内；同步的，所述材料颗粒一起送入双螺杆挤出机，并与超临界液料熔融混合，通过模具挤出成型得到挤出品，将挤出品通过发泡工艺发泡，制得发泡材料产品；
所述辅助装置，由超临界二氧化碳罐供给所需要的超临界二氧化碳液体，并设置有CO2稳压器、高压泵、CO2恒温装置和质量流量计，用于对超临界二氧化碳的定量计量供料；所述促进剂通过高压泵和质量流量计进行计量供料；
所述材料颗粒包括塑料颗粒或者粉体、水泥颗粒或者粉体、玻璃颗粒或者粉体；所述发泡材料包括发泡塑料、发泡水泥、发泡玻璃，所述发泡材料包括片材、板材、型材、块体或者结构体。
所述发泡材料的性能指标为：(以PP发泡材料为例)
1、纳米纤维素的含量为：1％—5％；
2、弹性模量为：3GPa—10GPa；
3、热变形温度(HDT)为：130℃—150℃；
4、强度为：1000KPa—3000KPa。
现有技术中，国内相应的发泡材料的强度仅达到150KPa—500KPa；美国相应的发泡材料的强度也只达到1000KPa。
七、能源子系统
所述能源子系统是用来综合调节与配置各个子系统的用电量和热量分配与回收，其目的是通过充分利用清洁能源发电、氢气发电、余热回收和发电，来满足各个子系统的用量用热需求，最终实现整个全量资源化系统的自给足；
因此，所述能源子系统配置有太阳能发电装置、风能发电装置，并通过电解水制备氢气来储能，在太阳能发电和风能发电有余富时，将多余能量以电解氢的形式存储起来；在系统需要补充电力时，通过燃气发电机燃烧氢气产生电能为系统供电。
本系统充分利用各子系统的余热，采用热泵和余热回收技术，来充分利用热能，将多余热能通过超临界二氧化碳形式储存热量，需要时通过超临界二氧化碳来释放热能再次利用。
所述能源子系统还包括电解水时产生的高纯度氧气，将电解氧气用于水煤气电厂的燃煤发电，也同时获取水煤气电厂燃烧后的高纯氢气，通过氢气存储或者用于转化子系统中；使得整个系统运行于全面循环、综合资源化模式中；通过对二氧化碳的捕获、转化、应用，而最后产出的是甲醇、二元醇、发泡材料，构成系统的物料平衡；通过能源子系统的融合，使得清洁能源、氢能源和系统热能的利用，达到整个系统能源自给自足的同时，还可以输出部分热能、电能或者氢能。从而实现能量利用的全量化和烟气利用的全量化目标。
所述能源子系统采用无二氧化碳排放的太阳能、风能，但在全量资源化系统起动初期，仍然需要使用市场化的电能和热能作为前期系统起动能源。
通过上述具体实施例，本发明的有益效果是：首次设计出将工厂电厂炼厂的烟气全组份、全量化、资源化综合利用和高附加值产出的组合技术；针对整体碳排放中的两大行业—能源行业中的火电站、工业行业中的石油加工厂的二氧化碳进行资源化利用和高附加值产品转化，获得了甲醇和二元醇产品和多种超轻超强的纳米纤维素发泡材料，实现二氧化碳的绝对量减排转化与应用；通过铜基纳米催化剂和二氧化碳转与氢气的转化工艺，提升了二氧化碳的转化率；将粉尘颗粒物和二氧化碳应用于制造高附加值产品，切断雾霾和PM2.5的祸患来源，融合太阳能、风能发电清洁能源系统，实现碳的闭路循环，再生能源和化石能源相辅相成，彻底解决改善大气污染、全球温室效应难题。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种工厂电厂炼厂烟气捕获、转化和应用全量资源化系统，其特征在于，包括能源子系统、捕获子系统、转化子系统、应用子系统、水煤气单元、二氧化碳捕获单元、制氢单元、水回收单元、联合脱污除尘单元、超临界磨浆与备制纳米纤维素单元、超临界二氧化碳纳米纤维素发泡材料单元；所述烟气包括粉尘颗粒物、气态化合物、微量元素、二氧化碳、水气，所述气态化合物至少包括氮氧化物、硫氧化物；
所述烟气全量资源化系统通过联合脱污除尘单元脱除粉尘颗粒物和气态氧化物；通过捕获子系统中的二氧化碳捕获单元捕获二氧化碳，并加压存储为超临界二氧化碳；通过水回收单元回收烟气中的水气；通过制氢单元将回收的水分解为氢气和氧气，所述氧气送入水煤气单元用于助燃，并通过水煤气单元进一步获得高纯氢气；通过转化子系统将捕获的高稳定、低能态二氧化碳与高能态环氧乙烷分子反应生成碳酸乙烯酯(EC)，所述碳酸乙烯酯再与氢气进行催化反应，得到甲醇和二元醇；通过应用子系统将超临界二氧化碳、纳米纤维素制备超临界二氧化碳纳米纤维素浆料，所述超临界二氧化碳纳米纤维素浆料经过浓度调配后与材料颗粒挤出成型为超临界二氧化碳纳米纤维素发泡材料；
所述烟气全量资源化系统采用超临界磨浆与备制纳米纤维素单元用于制备超临界二氧化碳纳米纤维素；所述超临界二氧化碳纳米纤维素发泡材料单元用于制备纳米纤维素发泡材料；
所述能源子系统接入太阳能发电、风能发电的清洁能源的电力，并通过余热回收发电、氢气燃气发电作为补充调配能源；稳定配置用于为烟气全量资源化系统的各个子系统和各个单元提供所需的电力，同时为烟气全量资源化系统内的动力配电、照明配电、消防配电、监控配电和安防配电提供电力；
通过对二氧化碳的捕获、转化、应用，而最后产出甲醇、二元醇和发泡材料，构成系统的物料平衡；通过能源子系统的融合，使得清洁能源、氢能源和系统热能的利用，达到整个系统能源自给自足的同时，还可以输出部分热能、电能或者氢能；从而实现能量利用的全量化和烟气利用的全量化目标；
1.1所述超临界磨浆与备制纳米纤维素单元包括纤维素、磨浆装置；
所述纤维素的粒径为微米级，所述纤维素包括木纤维、碳纤维、硅纤维、金属纤维、石墨烯纤维中的任意一种或者多种组合物；
所述磨浆装置为全密封、耐高压、无水设备，所述磨浆装置将所述纤维素与超临界二氧化碳液体混合打浆，通过磨浆机将微米级的纤维素研磨成为纳米级的纤维素，所述纳米级的纤维素与超临界二氧化碳组成超临界二氧化碳纳米纤维素浆料，简称为纳米浆料；所述纳米浆料中纳米纤维素的含量大于1％；
所述磨浆装置包括浆料槽、磨浆机和输送机；所述浆料槽、磨浆机、输送机通过三通阀、真空阀和高压管路密封式连通，并整体处于超临界工况条件下运行，其内部循环流动填装有由超临界二氧化碳液相和溶入超临界二氧化碳液相中的纤维素粉体构成的浆料；所述输送机的机箱内装配有泵电机和流体泵，由泵电机通过传动带驱动流体泵，从浆料槽吸入浆料至泵入口，并经由泵出口将浆料通过高压管路输送至磨浆机进料口，所述浆料经过侧流道进入固定磨盘和转动磨盘之间，浆料经过精细研磨后由空心转动轴引至料缸内，并经由出料口和高压管路输送至浆料槽中，至此浆料形成超临界状态下的循环输送流动；
所述磨浆机下部密封轴接设置有机箱，所述机箱内由磨电机通过传动带驱动设置有空心转动轴，所述空心转动轴传动转动磨盘高速旋转，所述转动磨盘与固定磨盘上设置的相互耦合的超精细纳米研磨齿阵，所述超精细纳米齿阵将微米级的纤维素研磨为纳米级的纤维素；
所述浆料槽内设置有温度传感器、压力传感器、密度传感器和粒度检测传感器，分别用于检测浆料槽内浆料的温度、压力、密度和纤维素粒径信号，并通过PLC控制器显示上述参数信息；
所述浆料槽外部设置有加热器和冷却器，用于控制调节浆料槽内超临界状态下的浆料的温度；
所述浆料槽上CO2液进口用于送入超临界二氧化碳液体，并通过二氧化碳液进口上配置的阀组与真空阀一起，放出或者添加二氧化碳液体，以此来控制超临界二氧化碳的压力；
所述浆料槽还包括搅拌机、搅拌器、清洗槽、出料口、清洗剂和排污口；所述搅拌机和搅拌器用于浆料槽内浆料的搅拌与混合，所述清洗槽内填装有清洗剂，用于对磨浆装置进行清洗，所述排污口用于排放清洗废液；
所述磨浆机还包括磨体、压力表、流量表，所述磨体为磨浆机的壳体，所述压力表和流量表装配在进料口的高压管路上，用于显示超临界浆料的压力和流量；
1.2所述超临界二氧化碳纳米纤维素发泡材料单元包括辅助装置、调配装置、注射装置、双螺杆挤出机、发泡装置、发泡材料；
所述调配装置是对纳米浆料中超临界二氧化碳与纳米纤维素的含量配比进行超临界调节，释放其中的二氧化碳，从而提高纳米浆料中的纳米纤维素含量，经过调配装置释放二氧化碳后，所述纳米浆料中二氧化碳与纳米纤维素的比例为(30％—70％):(70％—30％)(重量百分比WT％)；以便于保持纳米纤维素在发泡材料中的含量，增加发泡材料的性能；所述调配装置与纳米浆料储罐相互连通，所述纳米浆料储罐用于存储和供给调配好的纳米浆料；
所述发泡材料中熔入的二氧化碳数量与超临界二氧化碳的压力大小正相关；当压力为5Mpa时，二氧化碳的熔入量为3％；当压力为15Mpa时，二氧化碳的熔入量为10％；本发明采用约20Mpa压力条件，以便于增加二氧化碳的熔入数量达到更高的百分含量；
所述应用子系统将调配后的纳米浆料、超临界二氧化碳、促进剂调配至设计比例，并于高压混合器中混合均匀得到超临界液料；进一步的，将所述超临界液料通过纳米纤维素注射装置，高压注射到双螺杆挤出机内；同步的，所述材料颗粒一起送入双螺杆挤出机，并与超临界液料熔融混合，通过模具挤出成型得到挤出品，将挤出品通过发泡工艺发泡，制得发泡材料产品；
所述辅助装置，由超临界二氧化碳罐供给所需要的超临界二氧化碳液体，并设置有CO2稳压器、高压泵、CO2恒温装置和质量流量计，用于对超临界二氧化碳的定量计量供料；所述促进剂通过高压泵和质量流量计进行计量供料；
所述材料颗粒包括塑料颗粒或者粉体、水泥颗粒或者粉体、玻璃颗粒或者粉体；所述发泡材料包括发泡塑料、发泡水泥、发泡玻璃，所述发泡材料包括片材、板材、型材、块体或者结构体；
所述发泡材料的性能指标为：
a、纳米纤维素的含量为：1％—5％；
b、弹性模量为：3GPa—10GPa；
c、热变形温度(HDT)为：130℃—150℃；
d、强度为：1000KPa—3000KPa；
与现有技术相比，国内相应的发泡材料的强度仅达到150KPa—500KPa；美国相应的发泡材料的强度也只达到1000KPa。
2.根据权利要求1所述的一种工厂电厂炼厂烟气捕获、转化和应用全量资源化系统，其特征在于，所述联合脱污除尘单元通过干式吸附脱除塔或者碱液吸收池和多级除尘器除去烟气中的粉尘颗粒物和烟气中的氮氧化物、硫氧化物和微量元素，所述微量元素包括汞、硒、砷等重金属；所述粉尘颗粒物用于应用子系统中的超临界二氧化碳纳米纤维素发泡材料单元，用于制造发泡材料的填充料；所述氮氧化物和硫氧化物通过硫氮氧化物处理系统以硝酸盐和硫酸盐形式收集，用于提取制造化肥；
所述联合脱污除尘单元采用干法工艺或者湿法工艺进行联合脱污除尘。
3.根据权利要求1所述的一种工厂电厂炼厂烟气捕获、转化和应用全量资源化系统，其特征在于，所述捕获子系统针对已经除尘脱硫脱硝后的烟气中的二氧化碳和水气进行处理，所述烟气来源于工厂、电厂、炼厂的烟气；所述烟气存储于烟气罐中，分别通过水回收单元、二氧化碳捕获单元进行水气回收和二氧化碳回收；将水储存于水罐中，将二氧化碳储存于二氧化碳罐中，所述二氧化碳罐中的二氧化碳通过超临界泵体转化为超临界二氧化碳，并转储存于超临界二氧化碳罐中；
所述捕获子系统中的二氧化碳回收单元，包括吸收解吸单元或者氨水喷淋吸收塔和纯化单元；所述吸收解吸单元内通过碳吸收剂在吸收塔内吸收二氧化碳，通过再生塔再生碳吸收剂来解吸二氧化碳，所述碳吸收剂循环使用；所述再生塔解吸的二氧化碳经过纯化单元中的双联的脱硫床、干燥床、吸附床依次进行残余硫去除、除水干燥、其它微量元素去除，最终对二氧化碳进行提纯处理，使得二氧化碳的纯度达到99.9％；并将提纯后的二氧化碳气体存储于二氧化碳罐中备用；
所述碳吸收剂采用复合脱碳水溶液或者非水脱碳溶液；所述复合脱碳水溶液包括氨水或者由主吸收组分、助吸收组分、活化组分、缓蚀剂、抗氧化剂和水组成的复合水溶液；所述非水脱碳溶液的溶质为N-乙基乙醇胺；溶剂为N,N-二乙基乙醇胺。
4.根据权利要求1所述的一种工厂电厂炼厂烟气捕获、转化和应用全量资源化系统，其特征在于，所述水回收单元采用双管双路水热回收装置对烟气中的水和余热进行回收；余热用于热泵发电或者汽轮机发电，水转存于水罐中，用于电解制氢或工艺用水；所述双管双路水热回收装置在烟气全量资源化系统中有多处应用，分别应用于烟气源、联合脱污除尘单元、捕获子系统、转化子系统、应用子系统和能源子系统中，依据双管双路水热回收装置设计原理和各个子系统和单元的实际用途，分别制造多种规格的双管双路水热回收器，分别应用于烟气全量资源化系统的各个子系统和单元中；
所述双管双路水热回收装置包括冷凝水回收、高温热或余热回收、废水废渣处理；所述冷凝水转移存储于水罐中备用，高温热或余热用于汽轮机发电或者热泵发电，也可用于烟气全量资源化系统中的供热或者外部供热；
所述双管双路水热回收装置是采用双热管技术回收烟气中的热量或余热，采用双冷媒技术回收烟气中的气态水，余热回收和水回收集成设计，水热回收效率高，便于后道工序对水和热进行综合利用。
5.根据权利要求1所述的一种工厂电厂炼厂烟气捕获、转化和应用全量资源化系统，其特征在于，所述制氢单元采种电解法利用水回收单元捕获的水来制取氢气、氧气；所述水煤气单元使用所述制氢单元中电解制氢的产物氧气，来助燃水煤气燃烧发电，所述水煤气单元发出来的电力用于烟气全量资源化系统；所述水煤气单元中产出的高纯氢气与制氢单元中产出的氢气一起存储于氢罐中；对于非水煤气类电厂，本发明采用集成化的水煤气装置，作为全量资源化系统的能源、氢气和氧气的结合性配套装备。
6.根据权利要求1所述的一种工厂电厂炼厂烟气捕获、转化和应用全量资源化系统，其特征在于，所述转化子系统是利用制氢单元或/和水煤气单元所制取的氢气，在铜基纳米催化剂催化作用下，将催化剂与氢气、二氧化碳与固态催化剂进行非均质多相化学反应；采用固定床反应器作为催化反应器与微型板式反应器作为合成反应器，并前后双循环嵌套配置，将二氧化碳经环碳酸酯中间体选择加氢同时制备甲醇和二元醇的方法；所述转化子系统包括转化技术方案、转化反应器配置、多相催化体系、体系组成与配比、反应条件和铜基活性纳米催化剂制备。
7.根据权利要求1所述的一种工厂电厂炼厂烟气捕获、转化和应用全量资源化系统，其特征在于，所述能源子系统是用来综合调节与配置各个子系统的用电量和热量分配与回收，其目的是通过充分利用清洁能源发电、氢气发电、余热回收和发电，来满足各个子系统的用量用热需求，最终实现整个全量资源化系统的自给足；
所述能源子系统配置有太阳能发电装置、风能发电装置，并通过电解水制备氢气来储能，在太阳能发电和风能发电有余富时，将多余能量以电解氢的形式存储起来；在系统需要补充电力时，通过燃气发电机燃烧氢气产生电能为系统供电；
本系统充分利用各子系统的余热，采用热泵和余热回收技术，来充分利用热能，将多余热能通过超临界二氧化碳形式储存热量，需要时通过超临界二氧化碳来释放热能再次利用；
所述能源子系统还包括电解水时产生的高纯度氧气，将电解氧气用于水煤气电厂的燃煤发电，也同时获取水煤气电厂燃烧后的高纯氢气，通过氢气存储或者用于转化子系统中；使得整个系统运行于全面循环、综合资源化模式中。
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Patentee after: Shanxi Clean Carbon Economy Industry Research Institute Co.,Ltd.

Patentee after: Jiangsu green carbon nanotechnology Co.,Ltd.

Address before: Room 504, Building 1, Northwest District, Suzhou Nano City, No. 99, Jinjihu Avenue, Suzhou Industrial Park, Suzhou Area, China (Jiangsu) Pilot Free Trade Zone, Suzhou City, Jiangsu Province, 215000

Patentee before: Jiangsu green carbon nanotechnology Co.,Ltd.