CN113501491A - 一种二氧化碳低温常压转化获得合成气的方法 - Google Patents

一种二氧化碳低温常压转化获得合成气的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113501491A
CN113501491A CN202110821187.1A CN202110821187A CN113501491A CN 113501491 A CN113501491 A CN 113501491A CN 202110821187 A CN202110821187 A CN 202110821187A CN 113501491 A CN113501491 A CN 113501491A
Authority
CN
China
Prior art keywords
synthesis gas
carbon dioxide
temperature
reaction
low
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110821187.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113501491B (zh
Inventor
李卫教
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangdong Bd New Energy Technology Co ltd
Original Assignee
Guangdong Bd New Energy Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangdong Bd New Energy Technology Co ltd filed Critical Guangdong Bd New Energy Technology Co ltd
Priority to CN202110821187.1A priority Critical patent/CN113501491B/zh
Publication of CN113501491A publication Critical patent/CN113501491A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113501491B publication Critical patent/CN113501491B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/06—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0811—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041—Composition of the catalyst
    • C01B2203/1047—Group VIII metal catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency

Abstract

本发明总体地涉及二氧化碳回收利用技术领域，提供了一种二氧化碳低温常压转化获得合成气的方法，以CO2为原料，采用铁基催化剂，通过催化热解循环制氢、碳氢化合物制备及氢化反应三段一体化工艺流程，实现CO2低温(350℃)常压(0.1MPa)转化合成气，其中一段反应中：CO、H2O加入铁基催化剂热解(350℃)得到CO2和H2；二段反应中CO2、H2和水煤浆加入加热器，加热至350℃，得到碳氢化合物；三段反应中CO2、碳氢化合物按照1:1分子比加入氢化反应器，加热至350℃，经循环水冷器冷却后，得到一氧化碳(69％)和氢气(31％)组成的合成气。

Description

一种二氧化碳低温常压转化获得合成气的方法
技术领域
本发明总体地涉及二氧化碳回收利用技术领域，具体地涉及一种二氧化碳低温常压转化获得合成气的方法。
背景技术
CO2作为一种潜在的碳资源，具有很高的利用价值，可以通过很多方法加以回收并转化成有用的资源。这样既能降低大气中CO2的含量，变害为利，减缓“温室效应”，又能减轻当今化石燃料的消耗，一举双得。目前国内外主要采用的方法有：高温、高压催化氢化法、生物转化法、光电化学转化法、电化学还原法等。此类方法虽能实现CO2利用，但由于制氢成本高效益低，以致发展受限，亟待解决。
发明内容
本发明的目的是提供一种二氧化碳低温常压转化获得合成气的方法，它以CO2为原料，采用铁基催化剂，通过催化热解循环制氢、碳氢化合物制备及氢化反应三段一体化工艺流程，实现了CO2低温(350℃)常压(0.1MPa)转化合成气，实现了二氧化碳完全减量化、资源化利用。
本发明的技术方案是，一种二氧化碳低温常压转化获得合成气的方法，包括以下步骤：
S1、以CO和H2O为原料进行反应获得CO2和H2；
S2、以步骤S1获得的CO2、H2为原料，加入水煤浆进行反应，得到碳氢化合物n-C1+n-H1；
S3、引入原料CO2，使其与步骤S2中获得的碳氢化合物n-C1+n-H1反应，得到合成气；
上述步骤中，反应的温度≤350℃，反应的压力为0.1MPa的常压。
进一步的，上述步骤S1中，CO和H2O的反应在铁基催化剂存在下进行，反应温度为350℃。
更进一步的，上述铁基催化剂为FeO。
进一步的，上述步骤S2中，CO2、H2和水煤浆在加有催化剂的加热器中进行反应，加热器的温度设置为350℃，所述催化剂为Fe基复合催化剂。
进一步的，上述步骤S3中：CO2和碳氢化合物n-C1+n-H1按照1:1的摩尔比在氢化反应器中进行反应，氢化反应器中的温度设置为350℃，反应之后通过循环冷却水将氢化反应器的温度降至室温。
更进一步的，本发明的上述步骤S3之后还包括合成气分离的步骤S4：将步骤S3获得合成气分离出一部分进行分离，将合成气分离获得的CO送入步骤S1中作为原料气，将合成气分离获得的H2送入步骤S2中作为原料气。
还进一步的，上述步骤S4中，将合成气分离获得的CO作为步骤S1-S3中加热反应器的原料。
可以看出，本发明以CO2为原料，采用铁基催化剂，通过催化热解循环制氢、碳氢化合物制备及氢化反应三段一体化工艺流程，实现了CO2低温(350℃)常压(0.1MPa)转化合成气，方法过程包括三段反应：
一段反应：CO、H2O加入铁基催化剂热解(350℃)得到CO2和H2；
采用一氧化碳循环水制氢技术，一氧化碳与水蒸气经FeO催化剂催化热解(350℃)转化为CO2和H2。
反应式如下：
Figure BDA0003172012640000021
二段反应：CO2、H2和水煤浆加入加热器，加热至350℃，得到碳氢化合物(n-C1、n-H1)；
CO2、H2和煤浆加入加热器，加热至350℃，在铁基复合催化剂的作用下煤炭分子分解出碳氢化合物。反应式如下：
Figure BDA0003172012640000022
三段反应：CO2、碳氢化合物按照1:1分子比，加入氢化反应器，加热至350℃，经循环水冷器冷却后，反应原料转变为以一氧化碳(69％)和氢气(31％)为主要组分的合成气(一氧化碳低位热值12633KJ/m3、氢气低位热值10783KJ/m3)。
CO2、碳氢化合物氢化反应式如下：
Figure BDA0003172012640000031
H2+OH→H2O+H1
C1+H2O→CO+H2
总反应式为：
Figure BDA0003172012640000032
本发明采用CO、水制氢装置生产二氧化碳、氢气，氧化碳和氢气与煤浆催化分解出碳氢化合物n-C1+n-H1，将碳氢化合物n-C1+n-H1、外部二氧化碳分别输入至氢化反应器内部，在低温(350℃)常压(0.1MPa)条件下，通过调节CO2、碳氢化合物分子比，经氢化反应、循环水冷却产出以一氧化碳(69％)和氢气(31％)为主要组分的合成气。其中，一部分合成气作为产品外售，另一部分经气体组分分离后返系统循环利用(H2和一部分CO作为反应气体，另一部分CO作为燃料利用)。
本发明可以实现二氧化碳完全减量化、资源化利用。
附图说明
从下面结合附图对本发明实施例的详细描述中，本发明的这些和/或其它方面和优点将变得更加清楚并更容易理解，其中：
图1为本发明实施例中二氧化碳低温常压转化获得合成气的方法的工艺流程图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
实施例1
一种二氧化碳低温常压转化获得合成气的方法，其工艺流程如图1所示，包括三段反应：
一段反应：CO、H2O加入铁基催化剂热解(350℃)得到CO2和H2；采用一氧化碳循环水制氢技术，一氧化碳与水蒸气经FeO催化剂催化热解(350℃)转化为CO2和H2。
二段反应：CO2、H2和水煤浆加入加热器，加热至350℃，得到碳氢化合物(n-C1、n-H1)；
CO2、H2和煤浆加入加热器，加热至350℃，在铁基复合催化剂和氢气气氛下，煤炭分子分解出碳氢化合物
三段反应：CO2、碳氢化合物按照1:1分子比，加入氢化反应器，加热至350℃，经循环水冷器冷却后，转变为以一氧化碳(69％)和氢气(31％)为主要组分的合成气(一氧化碳低位热值12633KJ/m3、氢气低位热值10783KJ/m3)。
将得到的合成气一部分合成气作为产品外售，另一部分经气体组分分离后返回利用，其中分离得到的H2和一部分CO分别作为二段反应和一段反应的原料气体，另一部分CO作为反应过程的加热燃料利用。
本发明方法过程中，CO和水低温(≤350℃)常压催化反应循环制氢，无需外购设备制氢。在消耗成本方面：仅设备启动升温至350℃需要耗能，约耗≤0.03吨标煤/生产周期(达到温度值后方法自产能源循环供能)；耗水≤0.65m3/m3单位产品；燃料消耗为方法获得CO循环加热保持低温反应，每生产1m3合成气耗煤约0.1吨；本发明实现了二氧化碳100％利用。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种二氧化碳低温常压转化获得合成气的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、以CO和H2O为原料进行反应获得CO2和H2；
S2、以步骤S1获得的CO2、H2为原料，加入水煤浆进行反应，得到碳氢化合物n-C1+n-H1；
S3、引入原料CO2，使其与步骤S2中获得的碳氢化合物n-C1+n-H1反应，得到合成气；
上述步骤中，反应的温度≤350℃，反应的压力为0.1MPa的常压。
2.如权利要求1所述的二氧化碳低温常压转化获得合成气的方法，其特征在于，
所述步骤S1中，CO和H2O的反应在铁基催化剂存在下进行，反应温度为350℃。
3.如权利要求2所述的二氧化碳低温常压转化获得合成气的方法，其特征在于，
所述铁基催化剂为FeO。
4.如权利要求1所述的二氧化碳低温常压转化获得合成气的方法，其特征在于，
所述步骤S2中，CO2、H2和水煤浆在加有催化剂的加热器中进行反应，加热器的温度设置为350℃，所述催化剂为Fe基复合催化剂。
5.如权利要求1所述的二氧化碳低温常压转化获得合成气的方法，其特征在于，
所述步骤S3中：CO2和碳氢化合物n-C1+n-H1按照1:1的摩尔比在氢化反应器中进行反应，氢化反应器中的温度设置为350℃，反应之后通过循环冷却水将氢化反应器的温度降至室温。
6.如权利要求5所述的二氧化碳低温常压转化获得合成气的方法，其特征在于，
步骤S3之后还包括合成气分离的步骤S4：将步骤S3获得合成气分离出一部分，将合成气分离获得的CO送入步骤S1中作为原料气，将合成气分离获得的H2送入步骤S2中作为原料气。
7.如权利要求6所述的二氧化碳低温常压转化获得合成气的方法，其特征在于，所述步骤S4中，将合成气分离获得的CO作为步骤S1-S3中加热反应器的原料。
CN202110821187.1A 2021-07-20 2021-07-20 一种二氧化碳低温常压转化获得合成气的方法 Active CN113501491B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110821187.1A CN113501491B (zh) 2021-07-20 2021-07-20 一种二氧化碳低温常压转化获得合成气的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110821187.1A CN113501491B (zh) 2021-07-20 2021-07-20 一种二氧化碳低温常压转化获得合成气的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113501491A true CN113501491A (zh) 2021-10-15
CN113501491B CN113501491B (zh) 2022-11-22

Family

ID=78014050

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110821187.1A Active CN113501491B (zh) 2021-07-20 2021-07-20 一种二氧化碳低温常压转化获得合成气的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113501491B (zh)

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB747180A (en) * 1952-01-16 1956-03-28 Ruhrchemie Ag Process for the hydrogenation of carbon monoxide with the simultaneous production of town gas
JP2000233917A (ja) * 1999-02-16 2000-08-29 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Ｃｏ２からｃｏを製造する方法
US6565824B1 (en) * 2000-10-16 2003-05-20 Gene E. Lightner Production of carbon monoxide from carbon dioxide and carbon
US20130082211A1 (en) * 2010-06-01 2013-04-04 Haldor Topsoe A/S Process for the preparation of synthesis gas
WO2017098385A1 (en) * 2015-12-07 2017-06-15 Sabic Global Technologies B.V. Methods for producing syngas from carbon dioxide
WO2017122113A1 (en) * 2016-01-15 2017-07-20 Sabic Global Technologies B.V. Methods for producing syngas from carbon dioxide
WO2017121249A1 (zh) * 2016-01-12 2017-07-20 华东理工大学 一种高温含烃气体制备合成气的方法
CN107161948A (zh) * 2017-06-06 2017-09-15 李卫教 一种二氧化碳催化合成新能源碳氢物质的装置及方法
CN107188175A (zh) * 2017-06-29 2017-09-22 李卫教 一种二氧化碳变换一氧化碳的装置及方法
CN107530683A (zh) * 2015-04-29 2018-01-02 沙特基础全球技术有限公司 二氧化碳转化为合成气的方法
CN110862841A (zh) * 2019-12-02 2020-03-06 浙江天禄环境科技有限公司 一种水煤浆制天然气的方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB747180A (en) * 1952-01-16 1956-03-28 Ruhrchemie Ag Process for the hydrogenation of carbon monoxide with the simultaneous production of town gas
JP2000233917A (ja) * 1999-02-16 2000-08-29 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Ｃｏ２からｃｏを製造する方法
US6565824B1 (en) * 2000-10-16 2003-05-20 Gene E. Lightner Production of carbon monoxide from carbon dioxide and carbon
US20130082211A1 (en) * 2010-06-01 2013-04-04 Haldor Topsoe A/S Process for the preparation of synthesis gas
CN107530683A (zh) * 2015-04-29 2018-01-02 沙特基础全球技术有限公司 二氧化碳转化为合成气的方法
WO2017098385A1 (en) * 2015-12-07 2017-06-15 Sabic Global Technologies B.V. Methods for producing syngas from carbon dioxide
WO2017121249A1 (zh) * 2016-01-12 2017-07-20 华东理工大学 一种高温含烃气体制备合成气的方法
WO2017122113A1 (en) * 2016-01-15 2017-07-20 Sabic Global Technologies B.V. Methods for producing syngas from carbon dioxide
CN107161948A (zh) * 2017-06-06 2017-09-15 李卫教 一种二氧化碳催化合成新能源碳氢物质的装置及方法
CN107188175A (zh) * 2017-06-29 2017-09-22 李卫教 一种二氧化碳变换一氧化碳的装置及方法
CN110862841A (zh) * 2019-12-02 2020-03-06 浙江天禄环境科技有限公司 一种水煤浆制天然气的方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
周建斌等: "二氧化碳催化制合成气技术的研究进展", 《河北化工》 *
李庆超: "煤气化联合反应器提高氢气、一氧化碳产量及二氧化碳局部循环利用的探讨", 《宁波化工》 *
解维伟: "《煤化学与煤质分析 第2版》", 31 October 2020 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113501491B (zh) 2022-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6347995B2 (ja) コークス炉ガスによりメタノール及び合成天然ガスを同時生産する方法並びに該方法を達成するためのプラント
US20140316016A1 (en) Conversion of Carbon Dioxide to Hydrocarbons Via Hydrogenation
CN102838116B (zh) 一种焦炉煤气与二氧化碳制一氧化碳的方法
US20220348461A1 (en) Process for the conversion of carbon dioxide
CN102911756B (zh) 一种低阶煤制甲烷工艺
CN101439844A (zh) 一种化学链耦合催化重整制氢的方法和装置
CN103303863A (zh) 由焦炉气制取氨合成气的方法
MX2023005585A (es) Pirólisis de biomasa integrada con biorreducción de minerales metálicos, producción de hidrógeno y/o producción de carbono activado.
CN101993730B (zh) 基于化石燃料化学能适度转化的多功能能源系统
EP3029016B1 (en) Method and system for acetylene (CH2) or ethylene (C2H4) production
US20240058778A1 (en) Catalytic reactor for the conversion of carbon dioxide and hydrogen to syngas
CN110562913B (zh) 一种利用甲烷和水为原料生产氢气的方法
CN109095438B (zh) 一种生物质多级转换联合制氢装置及其工作方法
CN113501491B (zh) 一种二氧化碳低温常压转化获得合成气的方法
CN113753896B (zh) 一种利用电能联合逆变换反应实现零碳排放的合成气制备方法
CN112158805B (zh) 利用生物质制备氢气的方法和系统
CN113772625A (zh) 甲醇高效制氢工艺方法
CN108707064B (zh) 一种高炉煤气联产二甲醚的生产方法
CN107937038B (zh) 一种煤炭或生物质气化与甲烷裂解的多联产系统
WO2018032944A1 (zh) 选择性催化氧化转化费托合成尾气的综合利用工艺
CN105505465A (zh) 一种利用含碳原料生产合成气的方法
CN107128874A (zh) 一种水制氢装置及其方法
KR20100076137A (ko) Ｃｏｇ의 현열을 이용한 가연성 가스의 증량방법과 수소가스의 제조방법
CN114835083A (zh) 一种甲烷裂解与制备碱土金属碳化物的耦合工艺方法及系统
CN105247017A (zh) 生产用于转换成产品的合成气的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant