[发明专利]一种二氧化碳催化加氢合成C8+航空燃油的方法

说明书

本申请公开了二氧化碳多场协同催化加氢合成液体燃料的装置及方法，用于将二氧化碳和氢气的气体混合物与催化剂接触以合成液体燃料，液体燃料为常温下是液体的碳氢化合物及其混合物。该装置可在反应单元所在区域产生一个协同复合场，协同复合场包括热场、微波场、超声波场和电场中的至少两种，合成的液体燃料多为汽油或航空燃油，具有较高的经济价值，并且反应温度较低，二氧化碳的转化率较高，并且对航空燃油有较高的选择性。

技术领域

本申请涉及二氧化碳催化加氢技术领域，尤其涉及一种二氧化碳催化加氢合成C₈₊航空燃油的方法。

背景技术

二氧化碳催化加氢的反应装置主要是针对CH₄产物进行设计，针对二氧化碳催化加氢合成液体燃料的报道较少。如果将CO₂催化加氢合成CH₄的反应器直接用于CO₂催化加氢合成液体燃料，将会面临许多问题与挑战。比如，CO₂转化率低、液体燃料产率较低、较低的产物选择性、传热性能差、高温过热、较差的负荷调节灵活性、结构设计复杂、较大的压降等。因此，为取得该项技术的突破，需要开发高效的二氧化碳催化加氢合成液体燃料的反应装置及其方法。

发明内容

鉴于此，本申请的目的在于至少一定程度上解决上述技术问题之一。

第一方面，本申请实施例公开了一种二氧化碳多场协同催化加氢合成液体燃料的装置，用于将二氧化碳和氢气的气体混合物与催化剂接触以合成液体燃料，所述液体燃料为常温下是液体的碳氢化合物及其混合物，其特征在于，包括预处理单元、反应单元、协同复合场发生单元、产物分离单元以及尾气循环利用单元；所述预处理单元、所述反应单元和所述产物分离单元和所述尾气循环利用单元依次连通，所述协同复合场发生单元在所述反应单元所在区域产生一个协同复合场，所述协同复合场包括热场、微波场、超声波场和电场中的至少两种。

在本申请实施例中，所述协同复合场包括热场和等离子体场。

在本申请实施例中，所述协同复合场包括热场和微波场。

在本申请实施例中，所述协同复合场包括超声波场和热场。

第二方面，本申请实施例公开了一种合成液体燃料的方法，包括将二氧化碳和氢气的气体混合物与催化剂接触反应以合成液体燃料，以及所述气体混合物置于协同复合场中的步骤；所述协同复合场包括热场、微波场、超声波场和电场中的至少两种。

在本申请实施例中，包括以下步骤：

（1）将催化剂装填于多场协同反应器中，将所述多场协同反应器加热到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1~3 h；其中，所述多场协同反应器包括相互连接的场发生器和等温板式固定床反应器，所述场发生器用于在所述等温板式固定床反应器中产生微波场、超声波场和等离子体场中的一种，热场由CO₂催化加氢反应本身释放的热量加热产生；

（2）将所述多场协同反应器温度降到催化加氢所需温度320~400℃（热场的温度分布），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多场协同反应器内进行催化加氢反应；

（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。

在本申请实施例中，所述场发生器为等离子体发生器，所述等离子体发生器的频率为10~100 kHz，采用介质阻挡放电的方式，促进CO₂与H₂在催化剂表面上形成等离子体并活化。

在本申请实施例中，所述场发生器为微波发生器，所述微波发生器的功率为50~100 kW，微波由电子管产生，促进CO₂与H₂在催化剂表面上分解活化。