【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及二氧化碳捕集與利用，具體涉及一種集成式二氧化碳捕集與轉化利用制備合成氣的系統與方法。
技術介紹
1、近年來，由于二氧化碳過度排放，全球溫室效應逐年加劇，氣候環境日益惡化，導致海平面上升、大規模氣候移民、作物減產等一系列環境和社會問題。控制二氧化碳的排放并有效地回收利用二氧化碳是解決上述問題的關鍵。然而目前的二氧化碳捕集與利用系統通常獨立運行。在二氧化碳捕集階段，利用堿性溶液與二氧化碳反應生成氨基甲酸鹽、碳酸鹽或碳酸氫鹽，實現二氧化碳的捕集；再通過額外的高能耗、高成本步驟來釋放、純化、壓縮和儲存二氧化碳。在二氧化碳利用階段，使用熱催化、電催化和光催化等技術對高純二氧化碳進行還原、加氫和催化重整等實現二氧化碳的轉化利用。
2、合成氣是一種能源化工氣體，常見的合成氣是由一氧化碳和氫氣組成的混合氣體，可根據二者的比例用于合成不同的更高附加值的產品。合成氣具有高熱值、可調節氣體成分和廣泛的應用領域等特點，在化工、能源、燃料等方面有廣泛的用途。當前，合成氣主要通過煤氣化、石油催化裂化、生物質氣化等方法制備，上述制備方法需要高能耗、高成本的二氧化碳解吸、分離純化、壓縮和儲運步驟，且需要復雜的系統來實現，并且導致占據較大的空間，浪費土地資源。
技術實現思路
1、針對現有技術存在的問題，本專利技術提供一種集成式二氧化碳捕集與轉化利用制備合成氣的系統與方法，通過直接電解轉化富二氧化碳捕集液獲得合成氣并得到再生捕集液，繞開高能耗、高成本的二氧化碳解吸、分離純化、壓縮和儲運步驟，
2、本專利技術的技術方案如下：
3、在本專利技術的第一方面，提供了一種集成式二氧化碳捕集與轉化利用制備合成氣的系統，包括二氧化碳捕集模塊、電解模塊和氣液產物分離模塊；所述二氧化碳捕集模塊包括吸收塔，所述吸收塔用于二氧化碳的捕集，吸收塔捕集二氧化碳后獲得的富二氧化碳捕集液作為電解模塊的陰極液，經過電解模塊產生的陰極產物經過氣液產物分離模塊分離出合成氣并同時再生捕集液，所述再生捕集液回到吸收塔內循環利用。
4、在本專利技術的一些實施方式中，所述二氧化碳捕集模塊還包括煙道氣輸入組件和富二氧化碳捕集液暫存罐，所述煙道氣輸入組件和吸收塔的煙氣進口相連，所述富二氧化碳捕集液暫存罐和吸收塔的富二氧化碳捕集液出口相連。
5、在本專利技術的一些實施方式中，所述吸收塔采用填料吸收塔，所述吸收塔采用碳酸鹽溶液或碳酸鹽與含氨基化合物組成的混合物溶液作為捕集液。
6、在本專利技術的一些實施方式中，所述碳酸鹽為碳酸鉀、碳酸鈉、碳酸鋰和碳酸銫中的一種或多種。
7、在本專利技術的一些實施方式中，所述含氨基化合物為氨基酸類化合物和有機胺類化合物中的一種或多種。
8、在本專利技術的一些實施方式中，所述捕集液中碳酸鹽的濃度范圍為0.1-3mol/l，含氨基化合物的濃度范圍為0-3mol/l。
9、在本專利技術的一些實施方式中，所述電解模塊包括陽極室、陰極室和離子交換膜，所述離子交換膜設置在陽極室和陰極室之間。
10、在本專利技術的一些實施方式中，所述陽極室采用的陽極催化劑為泡沫鎳、鉑網或鈦網，所述陰極室采用的陰極催化劑為納米催化劑、分子催化劑或金屬單原子催化劑。
11、在本專利技術的一些實施方式中，所述氣液產物分離模塊包括陰極產物分流器和陽極產物分流器，所述陰極產物分流器用于分離電解模塊的陰極產物，所述陽極產物分流器用于分離電解模塊的陽極產物。
12、在本專利技術的第二方面，提供了一種集成式二氧化碳捕集與轉化利用制備合成氣的方法，包括：
13、吸收塔利用碳酸鹽溶液或碳酸鹽與含氨基化合物組成的混合物溶液作為捕集液對二氧化碳進行捕集，捕集后的富二氧化碳捕集液作為陰極液送至電解模塊；經過電解模塊的電催化轉化產生的陰極產物進入氣液產物分離模塊進行氣液分離，分離出的液體為再生捕集液回到吸收塔中循環利用，分離出的合成氣作為能源化工氣體使用。
14、本專利技術一個或多個技術方案具有以下有益效果：
15、(1)本專利技術提供的集成式二氧化碳捕集與轉化利用制備合成氣的系統中，設置有二氧化碳捕集模塊、電解模塊和氣液產物分離模塊，利用碳酸鹽或碳酸鹽溶液與含氨基化合物組成的混合物溶液進行二氧化碳捕集獲得富二氧化碳捕集液，富二氧化碳捕集液能夠直接被電解轉化獲得合成氣，同時得到再生捕集液繼續循環利用，此過程可以繞開高能耗、高成本的二氧化碳解吸、分離純化、壓縮和儲運等步驟，同時能夠省去相應設備及其所占的土地資源和空間。
16、(2)本專利技術提供的集成式二氧化碳捕集與轉化利用制備合成氣的系統，能夠充分利用各種電力，尤其是可再生的清潔能源，有助于可再生但間歇性能源的利用與存儲。
17、(3)本專利技術采用的二氧化碳捕集與轉化利用制備合成氣的方法，能夠通過控制電解電位和選用特定陰極催化劑調控，得到不同一氧化碳與氫氣比例的合成氣，為下游獲得多種不同產物提供了可能性。
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1.一種集成式二氧化碳捕集與轉化利用制備合成氣的系統，其特征在于，包括二氧化碳捕集模塊、電解模塊和氣液產物分離模塊；所述二氧化碳捕集模塊包括吸收塔，所述吸收塔用于二氧化碳的捕集，吸收塔捕集二氧化碳后獲得的富二氧化碳捕集液作為電解模塊的陰極液，經過電解模塊產生的陰極產物經過氣液產物分離模塊分離出合成氣并同時再生捕集液，所述再生捕集液回到吸收塔內循環利用。
2.如權利要求1所述的集成式二氧化碳捕集與轉化利用制備合成氣的系統，其特征在于，所述二氧化碳捕集模塊還包括煙道氣輸入組件和富二氧化碳捕集液暫存罐，所述煙道氣輸入組件和吸收塔的煙氣進口相連，所述富二氧化碳捕集液暫存罐和吸收塔的富二氧化碳捕集液出口相連。
3.如權利要求1所述的集成式二氧化碳捕集與轉化利用制備合成氣的系統，其特征在于，所述吸收塔采用填料吸收塔，所述吸收塔采用碳酸鹽溶液或碳酸鹽與含氨基化合物組成的混合物溶液作為捕集液。
4.如權利要求3所述的集成式二氧化碳捕集與轉化利用制備合成氣的系統，其特征在于，所述碳酸鹽為碳酸鉀、碳酸鈉、碳酸鋰和碳酸銫中的一種或多種。
5.如權利要求3
6.如權利要求1所述的集成式二氧化碳捕集與轉化利用制備合成氣的系統，其特征在于，所述捕集液中碳酸鹽的濃度范圍為0.1-3mol/L，含氨基化合物的濃度范圍為0-3mol/L。
7.如權利要求1所述的集成式二氧化碳捕集與轉化利用制備合成氣的系統，其特征在于，所述電解模塊包括陽極室、陰極室和離子交換膜，所述離子交換膜設置在陽極室和陰極室之間。
8.如權利要求7所述的集成式二氧化碳捕集與轉化利用制備合成氣的系統，其特征在于，所述陽極室采用的陽極催化劑為泡沫鎳、鉑網或鈦網，所述陰極室采用的陰極催化劑為納米催化劑、分子催化劑或金屬單原子催化劑。
9.如權利要求1所述的集成式二氧化碳捕集與轉化利用制備合成氣的系統，其特征在于，所述氣液產物分離模塊包括陰極產物分流器和陽極產物分流器，所述陰極產物分流器用于分離電解模塊的陰極產物，所述陽極產物分流器用于分離電解模塊的陽極產物。
10.一種集成式二氧化碳捕集與轉化利用制備合成氣的方法，采用如權利要求1-9任一項所述的系統來實現，其特征在于，包括：
...【技術特征摘要】
1.一種集成式二氧化碳捕集與轉化利用制備合成氣的系統，其特征在于，包括二氧化碳捕集模塊、電解模塊和氣液產物分離模塊；所述二氧化碳捕集模塊包括吸收塔，所述吸收塔用于二氧化碳的捕集，吸收塔捕集二氧化碳后獲得的富二氧化碳捕集液作為電解模塊的陰極液，經過電解模塊產生的陰極產物經過氣液產物分離模塊分離出合成氣并同時再生捕集液，所述再生捕集液回到吸收塔內循環利用。
2.如權利要求1所述的集成式二氧化碳捕集與轉化利用制備合成氣的系統，其特征在于，所述二氧化碳捕集模塊還包括煙道氣輸入組件和富二氧化碳捕集液暫存罐，所述煙道氣輸入組件和吸收塔的煙氣進口相連，所述富二氧化碳捕集液暫存罐和吸收塔的富二氧化碳捕集液出口相連。
3.如權利要求1所述的集成式二氧化碳捕集與轉化利用制備合成氣的系統，其特征在于，所述吸收塔采用填料吸收塔，所述吸收塔采用碳酸鹽溶液或碳酸鹽與含氨基化合物組成的混合物溶液作為捕集液。
4.如權利要求3所述的集成式二氧化碳捕集與轉化利用制備合成氣的系統，其特征在于，所述碳酸鹽為碳酸鉀、碳酸鈉、碳酸鋰和碳酸銫中的一種或多種。
5.如權利要求3所述的集成式二氧化碳捕集與轉化利用制備合成氣...
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