[发明专利]利用二氧化碳与水光催化合成甲醇连续生产装置

说明书

本发明公开了利用二氧化碳与水光催化合成甲醇连续生产装置，包括罐体，罐体内的中下部设有甲醇合成反应室，甲醇合成反应室内设有光源和活性炭制成的分隔部，分隔部将甲醇合成反应室分割成待过滤室和甲醇合成室，待过滤室与二氧化碳气体输入管的出气口和水输入管的出水口相连，甲醇合成室的下部室壁上设有排水口，罐体内的顶端设有气化甲醇回收装置，其特征在于，所述甲醇合成反应室上方的罐体内设置有压缩室，压缩室上方的罐体内设置有气化分离室。本发明使得二氧化碳充分与水接触混合，提高光合反应速率，进而提高甲醇的转化率，并且能使得未参与发生反应的二氧化碳回流至水中重新参与反应，进一步提高甲醇的转化率。

技术领域

本发明涉及二氧化碳催化合成技术领域，具体为利用二氧化碳与水光催化合成甲醇连续生产装置。

背景技术

目前，二氧化碳过量排放导致的雾霾和温室效应已对全人类的生存环境产生巨大的影响，甚至威胁到人类和自然界万物的生存和发展。2015年12月12日第21届联合国气候变化大会(巴黎气候变化大会)通过全球气候变化新协定。《巴黎协定》指出，世界各国将加强对气候变化威胁的全球应对，把全球平均气温较工业化前水平升高控制在2摄氏度之内，并为把升温控制在1.5摄氏度之内而努力。全球将尽快实现温室气体排放达峰，本世纪下半叶实现温室气体净零排放。如何有效减少二氧化碳温室气体的排放，已经成为全球治理的一个重要领域。世界各国已经联合起来探索未来全球治理模式，推动人类建设命运共同体，创造一个各尽所能、合作共赢的未来。基于以上原因，如何减少二氧化碳温室气体的排放和综合利用二个方面研究已成为当今世界最前沿的科研领域，尤其是在二氧化碳温室气体与水常温常压光催化合成甲醇研究方面备受世人关注。德国，美国，欧盟等投入巨大的人力，物力和数千亿美元以上的财力，在减少二氧化碳温室气体的排放替代化石能源新材料研究和二氧化碳温室气体综合利用二个方面取得了许多成果。经过几十年的发展，近期德国，美国，欧盟都宣布他们在二氧化碳气体与水合成甲醇研究方面取得了重大进展，已建立了批量生产的工业化试验装置，德国奥迪公司和美国福特公司已开始在新开发的新型能源汽车上投入试用。这个生产过程分二步进行，第一步是在高温高压和贵金属存在的情况下进行，需要先把水电解制成氢气，需要消耗大量的电能，第二步是在高温高压条件下二氧化碳与氢气在催化剂存在的条件下合成甲醇。这种生产方式生产成本过高，以致短时间内内很难大规模推广使用。众多的科学家已经在实验室利用TiO2基光催化剂及改性催化剂在太阳光的作用下将二氧化碳和水还原成为甲醇，这些成果已充分证明二氧化碳和水通过光合作用合成甲醇是切实可行的。但是截止目前为止，此项研究仅停留在实验室阶段，世界上还没有一家在低能耗二氧化碳温室气体与水常温常压光催化一步法合成甲醇方面投入到工业化生产成功的范例。

专利CN 106669567 B，公开了利用二氧化碳与水光催化合成甲醇连续生产装置，包括罐体，罐体内的中下部设有甲醇合成反应室，甲醇合成反应室内设有光源和活性炭制成的分隔部，分隔部将甲醇合成反应室分割成待过滤腔和甲醇合成腔，待过滤腔与二氧化碳气体输入管的出气口和水输入管的出水口相连，甲醇合成腔的下部腔壁上设有排水口，排水口与甲醇与水混合液排出管的进液口相通，甲醇与水混合液排出管上串联有循环泵，甲醇与水混合液排出管的出液口与位于罐体内甲醇合成反应室上方的喷淋管相通；喷淋管的管壁上设有多个喷水口，待过滤腔的顶部设有回水口，甲醇合成腔的顶部设有气化甲醇出口，罐体内位于喷淋管的上方设有气化甲醇回收装置。

其在工作原理为：“二氧化碳气体通入待过滤腔和甲醇合成腔内的水中，并让光源光照射甲醇合成反应室内的二氧化碳和水，在硝酸钍和/或硫酸钍和/或四氯化钍的催化作用下，甲醇合成反应室内的二氧化碳与水会发生光化学反应，生成甲醇，生成一部分甲醇会直接挥发进入到甲醇合成反应室上方的气化甲醇回收装置内，被气化甲醇回收装置收集起来”在此过程中，二氧化碳与水不相融，其在水中会以气体的形式存在会向上移动，从而造成有部分未参与反应的二氧化碳气体通过气化甲醇出口与挥发的甲醇一同进入气化甲醇回收装置中，未对二氧化碳充分反应，降低了整体转化率。

发明内容

本发明的目的在于提供利用二氧化碳与水光催化合成甲醇连续生产装置以解决上述背景技术中提出的问题。