一種利用低谷電制甲醇降低碳排放量的系統(tǒng)及方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種利用低谷電制甲醇降低碳排放量的系統(tǒng)及方法。目前，企業(yè)碳排放量難以有效利用。本發(fā)明專利技術(shù)的系統(tǒng)的特點(diǎn)是：包括電解水裝置、二氧化碳捕集裝置、甲醇合成裝置、壓縮機(jī)、煙囪、氧氣管路、液氧管路、氫氣管路和二氧化碳管路，電解水裝置和電網(wǎng)連接，氧氣管路和電解水裝置連接，液氧管路和氧氣管路連接，壓縮機(jī)安裝在液氧管路上，電解水裝置和甲醇合成裝置通過氫氣管路連接，煙囪和二氧化碳捕集裝置連接，二氧化碳捕集裝置和甲醇合成裝置通過二氧化碳管路連接。本發(fā)明專利技術(shù)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)側(cè)削峰填谷，降低企業(yè)碳排放量，還可提供氧、甲醇等產(chǎn)品給企業(yè)帶來收益，實(shí)現(xiàn)國家和企業(yè)雙贏。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種利用低谷電制甲醇降低碳排放量的系統(tǒng)及方法，屬于一種清潔能源制備系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
目前，全球氣候變化、溫室效應(yīng)產(chǎn)生已經(jīng)是不爭的事實(shí)，碳排放正在影響人們的生活、污染環(huán)境，如何降低碳排放量成為各國學(xué)者、專家以及國家領(lǐng)導(dǎo)人共同關(guān)注的話題。2015年9月，《國家應(yīng)對氣候變化規(guī)則（2014-2020）》發(fā)布，明確指出到2020年碳排放強(qiáng)度比2005年下降40%-45%。2015年11月，在巴黎“氣候變化巴黎大會”上發(fā)表的《攜手構(gòu)建合作共贏、公平合理的氣候變化治理機(jī)制》中指出：中國將于2030年左右使碳排放達(dá)到峰值，單位國內(nèi)生產(chǎn)總值碳排放比2005年下降60%-65%。在此背景下，“碳排放”、“碳足跡”、“低碳經(jīng)濟(jì)”、“低碳技術(shù)”、“低碳發(fā)展”、“低碳生活方式”、“低碳社會”、“低碳世界”等一系列新概念、新政策應(yīng)運(yùn)而生。目前，降低碳排放主要有三種技術(shù)方向和選擇：一是采取化石能源的替代技術(shù)，主要包括清潔能源替代技術(shù)、可再生能源技術(shù)；二是提高能效，實(shí)現(xiàn)降低單位生產(chǎn)總值碳排放量；三是碳埋存及生物碳匯技術(shù)。目前國內(nèi)化石能源占比較高（具體多少），用清潔能源及可再生能源替代進(jìn)程緩慢，且可再生能源存在不穩(wěn)定性；提高能效雖降低單位生產(chǎn)總值碳排放量，但制標(biāo)不治本；生物碳匯技術(shù)尚未成熟，碳埋存雖將二氧化碳成功儲存于地下，但投入成本大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，而提供一種利用低谷電制甲醇降低碳排放量的系統(tǒng)及方法。利用低谷電制甲醇，為電網(wǎng)側(cè)實(shí)現(xiàn)移峰填谷，回收CO/CO2合成甲醇，不僅降低企業(yè)碳排放量，滿足國家排放標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，生成以甲醇為主的液體燃料。本專利技術(shù)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)側(cè)削峰填谷，降低企業(yè)碳排放量，還可提供氧、甲醇等產(chǎn)品給企業(yè)帶來收益，實(shí)現(xiàn)國家和企業(yè)雙贏。本專利技術(shù)解決上述問題所采用的技術(shù)方案是：該利用低谷電制甲醇降低碳排放量的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在于：包括電解水裝置、二氧化碳捕集裝置、甲醇合成裝置、壓縮機(jī)、煙囪、氧氣管路、液氧管路、氫氣管路和二氧化碳管路，所述電解水裝置和電網(wǎng)連接，所述氧氣管路和電解水裝置連接，所述液氧管路和氧氣管路連接，所述壓縮機(jī)安裝在液氧管路上，所述電解水裝置和甲醇合成裝置通過氫氣管路連接，所述煙囪和二氧化碳捕集裝置連接，所述二氧化碳捕集裝置和甲醇合成裝置通過二氧化碳管路連接。作為優(yōu)選，本專利技術(shù)系統(tǒng)利用低谷電，實(shí)現(xiàn)削峰填谷，降低碳排放。作為優(yōu)選，本專利技術(shù)還包括二甲醚合成裝置，所述二甲醚合成裝置和甲醇合成裝置連接。作為優(yōu)選，本專利技術(shù)還包括軟化水管，所述軟化水管和電解水裝置連接。一種使用所述的系統(tǒng)進(jìn)行利用低谷電制甲醇降低碳排放量的方法，其特點(diǎn)在于：所述方法的步驟如下：電解水裝置利用電網(wǎng)的低谷電電解軟化水，H2O=H2+0.5O2，其中：陰極的電化學(xué)反應(yīng)方程：2H++2e-=H2，陽極的電化學(xué)反應(yīng)方程：O2-=0.5O2+2e-，1個(gè)H2O生成1個(gè)H2和0.5個(gè)O2，其中高純度O2按需供給，直接儲存或經(jīng)壓縮機(jī)制成液氧儲存；利用二氧化碳捕集裝置從煙囪排煙氣體中捕集CO2，降低企業(yè)CO2排放量，捕集的CO2與電解水制出的高純度H2作為原料按比例混合進(jìn)入甲醇合成裝置，并在催化劑的作用下生成甲醇，其中發(fā)生的反應(yīng)有：CO2+3H2→CH3OH+H2O。作為優(yōu)選，本專利技術(shù)將生成的甲醇進(jìn)入二甲醚合成裝置生成二甲醚，其中發(fā)生的反應(yīng)為：2CH3OH→CH3OCH3+H2O。作為優(yōu)選，本專利技術(shù)所述二氧化碳捕集裝置、甲醇合成裝置和壓縮機(jī)均為模塊化結(jié)構(gòu)。作為優(yōu)選，本專利技術(shù)所述二氧化碳捕集裝置捕集煙囪排放的煙氣中的CO2氣體直接作為原料進(jìn)入甲醇合成裝置生成甲醇。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果：1、模塊設(shè)計(jì)。低谷電制取氫氣合成甲醇燃料系統(tǒng)可隨降低碳排放量需求而模塊化設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活性，系統(tǒng)擴(kuò)容簡單。2、削峰填谷。利用低谷電電解水制氫生成甲醇，有利于電網(wǎng)側(cè)削峰填谷。3、變廢為寶。原需要通過碳交易實(shí)現(xiàn)排放的CO2變成甲醇，為企業(yè)帶來效益。4、社會效益。降低碳排放量的同時(shí)，提供甲醇、二甲醚等液體燃料，有利于中國的能源安定安全可靠地供給，有利于國家的安全。本專利技術(shù)利用低谷電制甲醇，為電網(wǎng)側(cè)實(shí)現(xiàn)移峰填谷，回收CO2合成甲醇，不僅降低企業(yè)碳排放量，滿足國家排放標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，生成以甲醇為主的液體燃料。研究表明：甲醇按比例直接摻混到汽油中，可以大大降低直接燃燒后排放的NOX和PM（顆粒物）。此外甲醇市場需求量大，下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，是二甲醚、醋酸、烯烴等化工產(chǎn)品的合成原料。本專利技術(shù)中電解水、二氧化碳捕集、甲醇合成裝置技術(shù)成熟可靠，將原直接排放或者需要通過碳交易實(shí)現(xiàn)排放的CO2變成甲醇，變廢為寶。本專利技術(shù)在開辟能源合成新途徑、節(jié)能減排等方面具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和戰(zhàn)略意義。附圖說明圖1是本專利技術(shù)實(shí)施例1中利用低谷電制甲醇降低碳排放量的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本專利技術(shù)實(shí)施例2中利用低谷電制甲醇降低碳排放量的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中：1、電解水裝置；2、二氧化碳捕集裝置；3、甲醇合成裝置；4、二甲醚合成裝置；5、壓縮機(jī)；6、煙囪。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖并通過實(shí)施例對本專利技術(shù)作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以下實(shí)施例是對本專利技術(shù)的解釋而本專利技術(shù)并不局限于以下實(shí)施例。實(shí)施例1。參見圖1，本實(shí)施例中利用低谷電制甲醇降低碳排放量的系統(tǒng)包括電解水裝置1、二氧化碳捕集裝置2、甲醇合成裝置3、壓縮機(jī)5、煙囪6、氧氣管路、液氧管路、氫氣管路和二氧化碳管路，電解水裝置1和電網(wǎng)連接，氧氣管路和電解水裝置1連接，液氧管路和氧氣管路連接，壓縮機(jī)5安裝在液氧管路上，電解水裝置1和甲醇合成裝置3通過氫氣管路連接，煙囪6和二氧化碳捕集裝置2連接，二氧化碳捕集裝置2和甲醇合成裝置3通過二氧化碳管路連接。本實(shí)施例還可以包括軟化水管，軟化水管和電解水裝置1連接。本實(shí)施例中利用低谷電制甲醇降低碳排放量的方法的步驟如下：電解水裝置1利用電網(wǎng)的低谷電電解軟化水，H2O=H2+0.5O2，其中：陰極的電化學(xué)反應(yīng)方程：2H++2e-=H2，陽極的電化學(xué)反應(yīng)方程：O2-=0.5O2+2e-，1個(gè)H2O生成1個(gè)H2和0.5個(gè)O2，其中高純度O2按需供給，直接儲存或經(jīng)壓縮機(jī)5制成液氧儲存；利用二氧化碳捕集裝置2從煙囪6排煙氣體中捕集CO2，降低企業(yè)CO2排放量，捕集的CO2與電解水制出的高純度H2作為原料按比例混合進(jìn)入甲醇合成裝置3，并在催化劑的作用下生成甲醇，其中發(fā)生的反應(yīng)有：CO2+3H2→CH3OH+H2O。本實(shí)施例中的二氧化碳捕集裝置2、甲醇合成裝置3和壓縮機(jī)5均可以為模塊化結(jié)構(gòu)。二氧化碳捕集裝置2捕集煙囪6排放的煙氣中的CO2氣體直接作為原料進(jìn)入甲醇合成裝置3生成甲醇。實(shí)施例2。參見圖2，本實(shí)施例中利用低谷電制甲醇降低碳排放量的系統(tǒng)與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于：還包括二甲醚合成裝置4，二甲醚合成裝置4和甲醇合成裝置3連接。本實(shí)施例中利用低谷電制甲醇降低碳排放量的方法與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于：將生成的甲醇進(jìn)入二甲醚合成裝置4生成二甲醚，其中發(fā)生的反應(yīng)為：2CH3OH→CH3OCH3+H2O。本專利技術(shù)利用夜間低谷電電解水，產(chǎn)生H2和O2，利用二氧化碳捕集裝置2回收煙氣中的CO2，將H2和CO2混合在催化劑作用下合成甲醇，實(shí)現(xiàn)降低碳排放量，生成液體燃料的目的。各裝置模塊化高效集成，實(shí)現(xiàn)降低碳排本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種利用低谷電制甲醇降低碳排放量的系統(tǒng)，其特征在于：包括電解水裝置、二氧化碳捕集裝置、甲醇合成裝置、壓縮機(jī)、煙囪、氧氣管路、液氧管路、氫氣管路和二氧化碳管路，所述電解水裝置和電網(wǎng)連接，所述氧氣管路和電解水裝置連接，所述液氧管路和氧氣管路連接，所述壓縮機(jī)安裝在液氧管路上，所述電解水裝置和甲醇合成裝置通過氫氣管路連接，所述煙囪和二氧化碳捕集裝置連接，所述二氧化碳捕集裝置和甲醇合成裝置通過二氧化碳管路連接。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種利用低谷電制甲醇降低碳排放量的系統(tǒng)，其特征在于：包括電解水裝置、二氧化碳捕集裝置、甲醇合成裝置、壓縮機(jī)、煙囪、氧氣管路、液氧管路、氫氣管路和二氧化碳管路，所述電解水裝置和電網(wǎng)連接，所述氧氣管路和電解水裝置連接，所述液氧管路和氧氣管路連接，所述壓縮機(jī)安裝在液氧管路上，所述電解水裝置和甲醇合成裝置通過氫氣管路連接，所述煙囪和二氧化碳捕集裝置連接，所述二氧化碳捕集裝置和甲醇合成裝置通過二氧化碳管路連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用低谷電制甲醇降低碳排放量的系統(tǒng)，其特征在于：系統(tǒng)利用低谷電，實(shí)現(xiàn)削峰填谷，降低碳排放。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用低谷電制甲醇降低碳排放量的系統(tǒng)，其特征在于：還包括二甲醚合成裝置，所述二甲醚合成裝置和甲醇合成裝置連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用低谷電制甲醇降低碳排放量的系統(tǒng)，其特征在于：還包括軟化水管，所述軟化水管和電解水裝置連接。5.一種使用如權(quán)利要求1或2或3或4所述的系統(tǒng)進(jìn)行利用低谷電制甲醇降低碳排放量的方法，其特征在于：所述方法的步驟如下：電解水裝置利用電網(wǎng)的低谷電...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：俞鐵銘，阮炯明，周宇昊，
申請(專利權(quán))人：華電電力科學(xué)研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：浙江;33