[发明专利]一种二氧化碳催化加氢合成C8+航空燃油的方法

权利要求书

1.一种二氧化碳催化加氢合成C8+航空燃油的方法，其特征在于，

所述方法包括将二氧化碳和氢气的气体混合物在二氧化碳多场协同催化加氢合成C8+航空燃油的装置中与催化剂接触反应的步骤；

所述装置包括预热/冷凝多功能换热器、协同复合场发生器、等温板式固定床反应器、浮头式换热器、控制系统；

所述协同复合场发生器包括等离子体发生器或超声波发生器；所述协同复合场发生器在所述等温板式固定床反应器中产生等离子场或超声波场，所述等离子体场或所述超声波场与二氧化碳催化加氢反应本身释放的热量加热产生的热场在所述等温板式固定床反应器中形成协同复合场；所述协同复合场由所述热场和所述等离子体场组成或者由所述热场和所述超声波场组成；

所述预热/冷凝多功能换热器和所述换热器分别为浮头式换热器、列管式换热器或U型管换热器的任一种；

所述催化剂为K-FeMn/Al₂O₃、Na-Fe₃O₄/Al₂O₃、K-CoFe@Al₂O₃中的一种，所述催化剂装填于所述等温式板式固定床反应器的平板间；

所述等离子体发生器采用介质阻挡放电的方式，促进二氧化碳和氢气在催化剂表面上形成等离子体并活化，形成的等离子体强度为5～150Td，使得等离子体均匀分布在反应器中；

所述超声波发生器；将超声波处理器安装在等温板式固定床反应器上，形成的超声波均匀分布在所述等温板式固定床反应器中，形成超声波的波长为10μm～2cm，频率为5～90kHz，促进二氧化碳和氢气在催化剂表面上分解活化；

所述方法具体包括：

(1)将催化剂装填于等温板式固定床反应器中，将所述等温板式固定床反应器加热到500～700℃，通入氢气，将催化剂进行原位还原形成金属单质，还原时间为1～3h；其中，所述等温板式固定床反应器与协同复合场发生器相互连接，所述协同复合场发生器用于在所述等温板式固定床反应器中产生热场和超声波场的协同复合场、或者热场和等离子体场的协同复合场；

(2)将所述等温板式固定床反应器温度降到催化加氢所需温度320～400℃，反应压力为3.0～4.0MPa，按CO₂/H₂比例为1/5～1/3将二氧化碳通入所述等温板式固定床反应器内进行催化加氢反应，反应一段时间后，当催化加氢反应放出的热量足以加热反应器时，关掉催化剂氢气预还原的加热装置，同时开启冷却介质的循环泵，用于冷却固定催化剂的平板；

(3)对所述催化加氢反应的反应产物进行分离和纯化，得到液体燃料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法具体包括：

(1)将催化剂装填于多场协同催化加氢反应器中，将反应器加热到500℃，通入氢气，将催化剂进行原位还原形成金属单质，还原时间为3h；

(2)开启等离子体发生器；将等离子体发生器的电极接到等温板式固定床反应器中的相邻平板上，在两平板间形成等离子体，等离子体强度为10Td，产生的等离子体均匀分布在反应器中在两平板间，将反应器温度降到催化加氢所需温度，按CO2/H2比例为1/3将二氧化碳通入反应器内进行催化加氢反应，反应一段时间后，当催化加氢反应放出的热量足以加热反应器时，关掉催化剂氢气预还原的加热装置，同时开启冷却介质的循环泵，用于冷却固定催化剂的平板，从而维持催化剂床层的温度，催化剂加氢反应温度为320℃，反应压力为3MPa；

(3)从多场协同催化加氢反应器出来的反应产物流入浮头式换热器，通过逐级降温，分离得到高纯度的液体燃料，也能够将产物中的水蒸气冷凝下来，同时将反应物气流加热到催化加氢反应所需的温度；反应物预热到220℃；

(4)测量第二个浮头式换热器出口的二氧化碳和氢气的浓度，如果二氧化碳和氢气还没反应完全，将未发生反应的气流重新循环通入多场协同催化加氢反应器，从而减少二氧化碳与氢气资源的浪费。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法具体包括：

(1)将催化剂装填于多场协同催化加氢反应器中，将反应器加热到700℃，通入氢气，将催化剂进行原位还原形成金属单质，还原时间为1h；

(2)开启超声波发生器，产生的超声波频率为25KHz，均匀分布在催化反应器中，将反应器温度降到催化加氢所需温度，按CO2/H2比例为1/5将二氧化碳通入反应器内进行催化加氢反应，反应一段时间后，当催化加氢反应放出的热量足以加热反应器时，关掉催化剂氢气预还原的加热装置，同时开启冷却介质的循环泵，用于冷却固定催化剂的平板，从而维持催化剂床层的温度，催化剂加氢反应温度为400℃，反应压力为4.0MPa；

(3)从多场协同催化加氢反应器出来的反应产物流入U型管换热器，通过逐级降温，分离得到高纯度的液体燃料，也能够将产物中的水蒸气冷凝下来，同时将反应物气流加热到催化加氢反应所需的温度；反应物预热到300℃；

(4)测量最后一级U型管换热器出口的二氧化碳和氢气浓度，如果二氧化碳和氢气还没反应完全，将未发生反应的气流重新循环通入多场协同催化加氢反应器，从而减少二氧化碳与氢气资源的浪费。