一种利用光热电解合成氢气耦合二氧化碳制甲醇系统的制作方法

本发明涉及光热制氢和二氧化碳利用，具体涉及一种利用光热电解合成氢气耦合二氧化碳制甲醇系统。

背景技术：

1、在碳达峰和碳中和背景下，需要找到低碳排放的清洁能源，如光热，蓝氢和甲醇。目前光热发电存在60％的热到电的损失，同时光热发电产生的电能不易存储，储能电池或者热储能都只能解决小时级别的储能需求。

2、以及，目前的制氢技术中，电解水制氢技术和高温固体氧化物电解槽制氢需要耗费大量电能，且由于气态氢气密度小，所需储存空间大，而液态氢气需较低温度和较大压力，保温要求较高，制取后的氢气的运输和储存存在较大问题。目前也存在利用h2/co2合成甲醇以对氢气进行存储的工艺，但h2/co2合成甲醇工艺中，也需要耗费大量电能加热混合气体。

技术实现思路

1、发明要解决的技术问题

2、针对目前光热技术能量损失大，不易储能，且制氢耗能高，储氢难度大的技术问题，本发明提供了一种利用光热电解合成氢气耦合二氧化碳制甲醇系统，它将三个独立系统，即光热发电系统，电解制氢系统和甲醇合成系统相互耦合，极大降低了能量损失，将光热直接转化为易于储存和运输的甲醇，可以实现光热的永久储能。

3、技术方案

4、为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

5、一种利用光热电解合成氢气耦合二氧化碳制甲醇系统，包括给水端、预热单元、给水泵、除氧器、蒸发单元、第一混合器、光热塔、电解池、第二混合器、混合器加热器、甲醇合成反应器、精馏单元、甲醇储罐、氧气储罐和氢气储罐；所述给水端与除氧器连通，所述给水泵位于所述给水端与除氧器的连通路径上，所述预热单元位于所述给水泵与给水端之间，所述除氧器与所述蒸发单元连通，所述蒸发单元与第一混合器连通，所述第一混合器用于混合水蒸气和h2，所述第一混合器与电解池的阴极连通，所述光热塔位于所述第一混合器与电解池的连通路径上，所述光热塔用于加热第一混合器的混合产物；所述电解池的阳极用于通入被加热的空气；所述电解池的阴极产物出口端与氢气储罐连接，所述电解池的阳极产物出口端与所述氧气储罐连通；所述第二混合器用于混合h2和co2，所述第二混合器与二氧化碳供给端和氢气储罐的出气端连通，所述第二混合器的出口端与所述甲醇合成反应器连通，所述第二混合器与所述甲醇合成反应器的连通路径上设置有混合器加热器，所述甲醇合成反应器与精馏单元连通，所述精馏单元与所述甲醇储罐连通。

6、可选地，所述预热单元包括第一给水预热器和第二给水预热器，所述给水端与水泵之间设置有第一给水支路和第二给水支路，所述第一给水预热器位于所述第一给水支路上，所述第二给水预热器位于所述第二给水支路上。

7、可选地，所述第一给水预热器位于所述电解池的阳极产物出口端与所述氧气储罐的连通路径上；所述第二给水预热器位于所述电解池的阴极产物出口端与氢气储罐的连通路径上。

8、可选地，所述蒸发单元包括第一蒸发器和第二蒸发器，所述除氧器与所述第一混合器的连通路径上设置有第一蒸汽支路和第二蒸汽支路，所述第一蒸发器位于第一蒸汽支路上，所述第二蒸发器位于第二蒸汽支路上。

9、可选地，所述第一蒸发器位于所述电解池的阳极产物出口端与所述氧气储罐的连通路径上；所述第二蒸发器位于所述电解池的阴极产物出口端与氢气储罐的连通路径上。

10、可选地，所述电解池的阴极产物出口端与氢气储罐的连通路径上，以及所述电解池的阳极产物出口端与所述氧气储罐的连通路径上，均设置有干燥机。

11、可选地，所述氢气储罐的出口端与所述第二混合器连通。

12、可选地，所述第二混合器与二氧化碳供给端的连通路径上，以及所述第二混合器与所述氢气储罐的连通路径上，均设置有压缩机。

13、可选地，所述电解池为soec电解池。

14、可选地，所述蒸发单元的输出端与所述混合器加热器连接。

15、有益效果

16、采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

17、针对目前光热技术能量损失大，不易储能，且制氢耗能高，储氢难度大的技术问题，本发明将三个独立系统，即光热发电系统，电解制氢系统和甲醇合成系统相互耦合，极大降低了能量损失，将光热直接转化为易于储存和运输的甲醇，可以实现光热的永久储能。

技术特征：

1.一种利用光热电解合成氢气耦合二氧化碳制甲醇系统，其特征在于，包括给水端、预热单元、给水泵、除氧器、蒸发单元、第一混合器、光热塔、电解池、第二混合器、混合器加热器、甲醇合成反应器、精馏单元、甲醇储罐、氧气储罐和氢气储罐；

2.根据权利要求1所述的一种利用光热电解合成氢气耦合二氧化碳制甲醇系统，其特征在于，所述预热单元包括第一给水预热器和第二给水预热器，所述给水端与水泵之间设置有第一给水支路和第二给水支路，所述第一给水预热器位于所述第一给水支路上，所述第二给水预热器位于所述第二给水支路上。

3.根据权利要求2所述的一种利用光热电解合成氢气耦合二氧化碳制甲醇系统，其特征在于，所述第一给水预热器位于所述电解池的阳极产物出口端与所述氧气储罐的连通路径上；所述第二给水预热器位于所述电解池的阴极产物出口端与氢气储罐的连通路径上。

4.根据权利要求1所述的一种利用光热电解合成氢气耦合二氧化碳制甲醇系统，其特征在于，所述蒸发单元包括第一蒸发器和第二蒸发器，所述除氧器与所述第一混合器的连通路径上设置有第一蒸汽支路和第二蒸汽支路，所述第一蒸发器位于第一蒸汽支路上，所述第二蒸发器位于第二蒸汽支路上。

5.根据权利要求4所述的一种利用光热电解合成氢气耦合二氧化碳制甲醇系统，其特征在于，所述第一蒸发器位于所述电解池的阳极产物出口端与所述氧气储罐的连通路径上；所述第二蒸发器位于所述电解池的阴极产物出口端与氢气储罐的连通路径上。

6.根据权利要求1所述的一种利用光热电解合成氢气耦合二氧化碳制甲醇系统，其特征在于，所述电解池的阴极产物出口端与氢气储罐的连通路径上，以及所述电解池的阳极产物出口端与所述氧气储罐的连通路径上，均设置有干燥机。

7.根据权利要求1所述的一种利用光热电解合成氢气耦合二氧化碳制甲醇系统，其特征在于，所述氢气储罐的出口端与所述第二混合器连通。

8.根据权利要求1所述的一种利用光热电解合成氢气耦合二氧化碳制甲醇系统，其特征在于，所述第二混合器与二氧化碳供给端的连通路径上，以及所述第二混合器与所述氢气储罐的连通路径上，均设置有压缩机。

9.根据权利要求1所述的一种利用光热电解合成氢气耦合二氧化碳制甲醇系统，其特征在于，所述电解池为soec电解池。

10.根据权利要求1所述的一种利用光热电解合成氢气耦合二氧化碳制甲醇系统，其特征在于，所述蒸发单元的输出端与所述混合器加热器连接。

技术总结本发明涉及光热制氢和二氧化碳利用技术领域，具体涉及一种利用光热电解合成氢气耦合二氧化碳制甲醇系统。包括给水端、预热单元、给水泵、除氧器、蒸发单元、第一混合器、光热塔、电解池、第二混合器、混合器加热器、甲醇合成反应器、精馏单元、甲醇储罐、氧气储罐和氢气储罐。针对目前光热技术能量损失大，不易储能，且制氢耗能高，储氢难度大的技术问题，本发明将三个独立系统，即光热发电系统，电解制氢系统和甲醇合成系统相互耦合，极大降低了能量损失，将光热直接转化为易于储存和运输的甲醇，可以实现光热的永久储能。技术研发人员：卢文锋,章颢缤,俞明锋,朱思贤,邬思远,柯婷凤受保护的技术使用者：浙江高晟光热发电技术研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/4/24