CO2捕集-轉化制合成氣的系統的制作方法
co2捕集-轉化制合成氣的系統
技術領域
1.本實用新型涉及二氧化碳捕集與轉化和太陽能利用領域，具體涉及co2捕集-轉化制合成氣的系統。
背景技術：
2.合成氣(主要含有一氧化碳和氫氣)作為制備甲醇、醋酸、烯烴、合成油等重要化工產品的原料，具有廣泛的用途，地位舉足輕重。目前，國內的合成氣主要依靠煤氣化技術獲得，該技術成熟、具有原料適應性強、有效氣體成分高等優點，但存在能耗大、碳排量大的問題，已無法適應低碳節能的工業理念，并帶來環境負效應。
[0003]“碳捕集與利用(ccu)”技術通過co2捕集與分離及加氫催化將co2轉化為合成氣產品，有望成為目前煤氣化制合成氣途徑的替代或補償方案。目前能源密集型行業所排放的燃燒煙氣中co2量巨大，可為ccu途徑制備合成氣提供充足碳源。但ccu技術同樣存在一些制約性問題，譬如co2的分離和轉化彼此獨立，工藝過程繁瑣，能耗及運行成本高等問題。提供一種低碳節能、過程簡單的合成氣生產工藝具有重要意義。
技術實現要素：
[0004]
本實用新型針對現有co2捕集與利用技術中存在的co2分離和轉化過程獨立且反應條件變化所帶來的工藝繁瑣問題，以及存在能耗和運行成本高的問題，提供一種co2捕集-轉化制合成氣的系統。
[0005]
為了實現上述目的，本實用新型提供一種co2捕集-轉化制合成氣的系統，包括：集熱發電單元、制氫單元、co2捕集-轉化單元和控制單元；
[0006]
其中，所述集熱發電單元包括太陽能聚集裝置、光譜分頻器和光伏電池，用于對太陽光進行聚光分頻，得到短波光和長波光，并利用所述短波光進行光伏發電得到電能；
[0007]
所述制氫單元包括光伏逆變器和電解水槽，用于利用所述電能分解水，得到h2；
[0008]
所述co2捕集-轉化單元包括雙螺旋管集熱反應器，用于在所述長波光提供的溫度下，利用co2捕集-轉化雙功能催化劑對含co2的煙氣進行co2吸附，得到的脫碳煙氣進行收集，并將吸附co2的催化劑與所述制氫單元得到的h2混合進行逆水煤氣變換反應，得到合成氣；
[0009]
所述控制單元包括第一控制閥、第二控制閥、第三控制閥和第四控制閥，用于控制所述co2捕集-轉化單元中的co2吸附和逆水煤氣變換反應交替進行，實現合成氣連續產出。
[0010]
優選地，所述光譜分頻器、光伏電池和雙螺旋管集熱反應器設置在所述太陽能聚集裝置的上方。
[0011]
優選地，所述光伏電池設置在所述光譜分頻器產生的短波光輻照方向。
[0012]
優選地，所述雙螺旋管集熱反應器設置在所述光譜分頻器產生的長波光輻照方向。
[0013]
優選地，在所述集熱發電單元中，所述太陽能聚集裝置選自碟式聚光鏡、線性菲涅
耳聚光鏡、塔式聚光鏡和槽式聚光鏡中的至少一種。
[0014]
優選地，在所述集熱發電單元中，所述光伏電池的背板中設置有換熱通道，用于在所述含co2的煙氣進入所述雙螺旋管集熱反應器之前，通過熱交換對所述含co2的煙氣進行預熱處理，并實現對所述光伏電池控溫。
[0015]
優選地，所述制氫單元還包括氣液分離器和冷卻器；
[0016]
所述氣液分離器分別連接所述電解水槽和冷卻器，用于將分解水產物進行分離，所得h2進入所述冷卻器，水蒸氣返回所述電解水槽，o2引出界區外；
[0017]
所述冷卻器分別連接所述氣液分離器和雙螺旋管集熱反應器，用于進一步除去h2中的水蒸氣并降溫，向所述雙螺旋管集熱反應器提供純凈h2。
[0018]
優選地，在所述co2捕集-轉化單元中，所述雙螺旋管集熱反應器包括兩根并聯且相互螺旋纏繞的反應管，所述反應管的表面涂覆吸熱涂層。
[0019]
優選地，所述雙螺旋管集熱反應器的兩根反應管中均裝填所述co2捕集-轉化雙功能催化劑。
[0020]
優選地，在所述控制單元中，所述第一控制閥、第二控制閥各自獨立地連接所述雙螺旋管集熱反應器、光伏電池的換熱通道、冷卻器以及外界，且所述第一控制閥、第二控制閥分別與雙螺旋管集熱反應器中不同反應管的進料口連接；
[0021]
所述第三控制閥、第四控制閥各自獨立地連接所述雙螺旋管集熱反應器以及外界，且所述第三控制閥、第四控制閥分別與雙螺旋管集熱反應器中不同反應管的出料口連接。
[0022]
通過上述技術方案，本實用新型提供的co2捕集-轉化制合成氣的系統具有如下有益效果：
[0023]
基于太陽能全光譜分頻熱電聯用，實現co2吸附捕集、轉化所需能量以及反應所需氫源的制備能耗均由太陽能提供，并能夠在同一反應裝置、同一反應環境內完成煙氣中co2的分離捕集與加氫催化轉化過程，實現co2捕集與利用的集成，將太陽熱能轉化為高品位燃料化學能。該系統在運行過程中無需現有工藝中的co2提純與運輸環節，流程繁瑣度及系統運轉能耗大幅降低，并有效對光伏電池余熱及煙氣余熱進行利用，帶來系統脫碳能耗節省。
附圖說明
[0024]
附圖是用來提供對本實用新型的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發明，但并不構成對本實用新型的限制。在附圖中：
[0025]
圖1是本實用新型一種實施方式的co2捕集-轉化制合成氣的系統示意圖。
[0026]
附圖標記說明
[0027]
1-太陽能聚集裝置
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2-光譜分頻器
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3-光伏電池
[0028]
4-光伏逆變器
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5-電解水槽
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6-雙螺旋管集熱反應器
[0029]
7-氣液分離器
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8-冷卻器
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v-1-第一控制閥
[0030]
v-2-第二控制閥
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v-3-第三控制閥
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v-4-第四控制閥
具體實施方式
[0031]
在本文中所披露的范圍的端點和任何值都不限于該精確的范圍或值，這些范圍或
值應當理解為包含接近這些范圍或值的值。對于數值范圍來說，各個范圍的端點值之間、各個范圍的端點值和單獨的點值之間，以及單獨的點值之間可以彼此組合而得到一個或多個新的數值范圍，這些數值范圍應被視為在本文中具體公開。
[0032]
本實用新型提供的co2捕集-轉化制合成氣的系統，如圖1所示，包括：集熱發電單元i、制氫單元ii、co2捕集-轉化單元iii和控制單元iv；
[0033]
其中，所述集熱發電單元i包括太陽能聚集裝置1、光譜分頻器2和光伏電池3，用于對太陽光進行聚光分頻，得到短波光和長波光，并利用所述短波光進行光伏發電得到電能；
[0034]
所述制氫單元ii包括光伏逆變器4和電解水槽5，用于利用所述電能分解水，得到h2；
[0035]
所述co2捕集-轉化單元iii包括雙螺旋管集熱反應器6，用于在所述長波光提供的溫度下，利用co2捕集-轉化雙功能催化劑對含co2的煙氣進行co2吸附，得到的脫碳煙氣進行收集，并將吸附co2的催化劑與所述制氫單元ii得到的h2混合進行逆水煤氣變換反應，得到合成氣；
[0036]
所述控制單元iv包括第一控制閥v-1、第二控制閥v-2、第三控制閥v-3和第四控制閥v-4，用于控制所述co2捕集-轉化單元iii中的co2吸附和逆水煤氣變換反應交替進行，實現合成氣連續產出。
[0037]
根據本實用新型，在所述系統的集熱發電單元i中，所述太陽能聚集裝置1用于收集、會聚全光譜太陽光，實現向所述系統輸入太陽能。
[0038]
根據本實用新型，在所述系統的集熱發電單元i中，所述太陽能聚集裝置1會聚的全光譜太陽光通過所述光譜分頻器2進行分頻，得到短波光和長波光。
[0039]
根據本實用新型，所述短波光的波長為280-900nm，用于光伏發電制氫；所述長波光的波長為900nm-2500nm，用于為所述co2捕集-轉化單元iii提供熱能。
[0040]
本實用新型對所述光譜分頻器2的限定范圍較寬，可以采用常規的光譜分頻器，只要能夠實現將全光譜太陽光分頻為上述波長范圍的短波光和長波光即可。
[0041]
根據本實用新型，在所述系統的集熱發電單元i中，所述光譜分頻器2分頻得到短波光輻照所述光伏電池3，使得所述光伏電池3產電并輸出電能。
[0042]
本實用新型對所述光伏電池3的限定范圍較寬，可以采用常規的光伏電池。
[0043]
根據本實用新型的一種優選實施方式，所述光伏電池3采用砷化鎵電池，日常運行溫度在120℃左右，具有較好的耐高溫性能，在250℃時仍可以正常工作，利于與高倍聚光鏡協同配合。
[0044]
根據本實用新型，在所述系統的集熱發電單元i中，所述光譜分頻器2、光伏電池3和雙螺旋管集熱反應器6設置在所述太陽能聚集裝置1的上方，不僅利于各裝置充分獲取太陽能，還可實現所述集熱發電單元i的占地空間節約。
[0045]
根據本實用新型，所述光伏電池3設置在所述光譜分頻器2產生的短波光輻照方向，以充分利用短波光發電。
[0046]
根據本實用新型，所述雙螺旋管集熱反應器6設置在所述光譜分頻器2產生的長波光輻照方向，以充分利用長波光實現集熱，達到co2捕集與催化轉化制備合成氣的溫度需要。
[0047]
根據本實用新型，通過調節光譜分頻器2中分光膜的截止波長和太陽能聚集裝置1
的聚光比可實現光譜分頻熱電聯用的能量優化分配，以滿足co2捕集和催化的能量和溫度需求，提高太陽能全光譜利用效率。
[0048]
根據本實用新型，在所述系統的集熱發電單元i中，對所述太陽能聚集裝置1的限定范圍較寬，例如可以選自碟式聚光鏡、線性菲涅耳聚光鏡、塔式聚光鏡和槽式聚光鏡中的至少一種。優選地，所述太陽能聚集裝置1采用槽式聚光鏡，對聚光比的要求較低，在同成本的鏡場面積條件下，利于所述系統采用體積更大的集熱反應器，帶來更大的煙氣處理量以及合成氣產量。
[0049]
根據本實用新型，由于光伏電池在持續工作過程中放熱以及通常情況下光伏電池對溫度的負響應特性，優選地，所述光伏電池3的背板中設置有換熱通道，用于在所述含co2的煙氣進入所述雙螺旋管集熱反應器6之前，通過熱交換對所述含co2的煙氣進行預熱處理，同時實現對所述光伏電池3所產生過剩熱量的轉移，達到電池控溫，提高發電效率的目的。
[0050]
根據本實用新型，優選地，可以將溫度傳感器布置在所述光伏電池3的換熱通道中，對進入換熱通道的含co2的煙氣流量進行溫感調控，更利于所述光伏電池溫3保持最佳工況溫度并持續高效輸出電能。
[0051]
在本實用新型中，所述含co2的煙氣可以為各類低分壓煙氣碳排放，包括但不限于火力發電、鋼鐵行業、化工行業、機械制造等領域排放的含有co2的煙氣，也可以為上述煙氣經分離提純后所獲得的純co2。優選地，在所述含co2的煙氣中，co2的含量≥10v％。
[0052]
根據本實用新型，在所述系統的制氫單元ii中，所述光伏逆變器4通過電纜分別連接所述光伏電池3和電解水槽5。所述光伏電池3產生的可變直流電經所述光伏逆變器4轉換為穩定電壓的交流電，并輸送至所述電解水槽5進行電解水制氫。
[0053]
本實用新型對所述光伏逆變器4的限定范圍較寬，可以采用常規的光伏逆變器。
[0054]
根據本實用新型，所述制氫單元ii還包括氣液分離器7和冷卻器8；
[0055]
進一步地，所述氣液分離器7分別連接所述電解水槽5和冷卻器8，用于將分解水產物進行分離，所得h2進入所述冷卻器8，水蒸氣返回所述電解水槽5，o2引出界區外；
[0056]
進一步地，所述冷卻器8分別連接所述氣液分離器7和雙螺旋管集熱反應器6，用于進一步除去h2中的水蒸氣并降溫，向所述雙螺旋管集熱反應器6提供純凈h2。
[0057]
根據本實用新型，所述co2捕集-轉化單元iii中，所述雙螺旋管集熱反應器6包括兩根并聯且相互螺旋纏繞的反應管，所述反應管的表面涂覆吸熱涂層。
[0058]
在本實用新型中，所述雙螺旋管集熱反應器6的兩根反應管相互并聯，每根反應管各自具有獨立的進料口和出料口。采用雙管并聯且相互螺旋纏繞的結構，利于獲得更好的傳熱效率，降低熱損失。
[0059]
根據本實用新型，所述雙螺旋管集熱反應器6的兩根反應管中均裝填co2捕集-轉化雙功能催化劑。通過采用雙螺旋管集熱反應器，相較于普通單管集熱反應器，能夠通過雙管聯合運行的方式實現合成氣的連續產出。
[0060]
在本實用新型中，所述co2捕集-轉化雙功能催化劑的主要組分包括堿基吸附組分(na2o、k2o、mgo或cao等)和催化組分(ni、ru或rh等)，具有co2吸附和原位轉化性能，能夠吸附捕集co2并將其原位轉化為ch4或co。所述co2捕集-轉化雙功能催化劑可以采用本領域中已知的方法自制獲得，也可以采用商購牌號的產品。
[0061]
在本實用新型的一種優選實施方式，所述co2捕集-轉化雙功能催化劑的組分包括：活性金屬組分、金屬氧化物助劑和氧化鈣；其中，基于所述材料的總重量，所述活性金屬組分的含量為1-30wt％，所述金屬氧化物助劑的含量為1-20wt％，氧化鈣的含量為50-98wt％；
[0062]
所述活性金屬組分為ru、rh、pt、ni、co中的至少一種；
[0063]
所述金屬氧化物助劑為al2o3、mgo、zro2、ceo2中的至少一種。
[0064]
根據本實用新型，在所述雙螺旋管集熱反應器6中，所述含co2的煙氣與反應器中裝填的co2捕集-轉化雙功能催化劑接觸，煙氣中的co2被催化劑吸附捕集，吸附結束后，來自所述制氫單元ii的h2進入反應器，吸附了co2的催化劑在h2氛圍下完成co2解吸，同時解吸出的co2在所述催化劑的作用下與h2發生逆水煤氣變換反應，生成co，并與未反應的h2混合成為合成氣產品從反應器排出。
[0065]
在本實用新型中，所述co2吸附與所述逆水煤氣變換反應在相同的溫度(400-600℃范圍內)下進行。
[0066]
根據本實用新型，在所述控制單元iv中，所述第一控制閥v-1、第二控制閥v-2各自獨立地連接所述雙螺旋管集熱反應器6、光伏電池3的換熱通道、冷卻器8以及外界，且所述第一控制閥v-1、第二控制閥v-2分別與雙螺旋管集熱反應器6中不同反應管的進料口連接。通過這種連接方式，能夠實現根據co2吸附或催化轉化的需要將不同的氣體(含co2的煙氣、h2或吹掃用n2)切換進入不同的反應管。
[0067]
根據本實用新型，在所述控制單元iv中，所述第三控制閥v-3、第四控制閥v-4各自獨立地連接所述雙螺旋管集熱反應器6以及外界，且所述第三控制閥v-3、第四控制閥v-4分別與雙螺旋管集熱反應器6中不同反應管的出料口連接。通過這種連接方式，能夠實現脫碳煙氣以及合成氣從不同的反應管中切換排出。
[0068]
在本實用新型中，所述第一控制閥v-1、第二控制閥v-2、第三控制閥v-3和第四控制閥v-4優選采用四通閥。
[0069]
根據本實用新型，在所述控制單元iv中，通過調控所述第一控制閥v-1、第二控制閥v-2、第三控制閥v-3和第四控制閥v-4的開閉，可實現在一根反應管處于co2吸附階段時，另一根反應管處于co2解吸及合成氣產出階段，兩根反應管中交替進行co2的分離捕集與加氫催化轉化過程，進而實現合成氣的連續產出。
[0070]
以下結合本實用新型提供的圖1所示的co2捕集-轉化制合成氣的系統，闡述該系統進行co2捕集-轉化制合成氣的工作過程及效果。
[0071]
1、原料獲取：
[0072]
煙氣取自某燃煤電廠，其中，h2o的含量為15v％，so
x
的含量為0.01v％，co2的含量為12v％，o2的含量為7v％，其余為n2。
[0073]
co2捕集-轉化雙功能催化劑的組分：cao(含量80wt％)+ni(含量10wt％)+zro2(含量10wt％)，制備步驟如下：
[0074]
(1)將電石渣與丙酸水溶液(濃度為30wt％)以1：20的重量比進行充分攪拌混合2h，得到混合物；
[0075]
(2)將步驟(1)所得混合物進行過濾，并向所得濾液中同時加入硝酸鎳、硝酸鋯和檸檬酸充分攪拌混合，得到均勻的混合溶液；其中，檸檬酸與濾液中鈣離子的摩爾比為1.1：
1；硝酸鎳與濾液中鈣元素的重量比為0.62：1；硝酸鋯與濾液中鈣元素的重量比為0.24：1；
[0076]
(3)將步驟(2)所得混合溶液在80℃恒溫水浴中攪拌3h，得到濕凝膠，之后在110℃下干燥10h，得到干凝膠；將干凝膠研磨粉碎，之后在空氣氣氛中以3℃/min的升溫速率從室溫升至850℃，保溫煅燒4h，得到煅燒產物；將煅燒產物研磨至粒徑為100-300μm，之后在氫氣氣氛下進行還原(還原反應條件：溫度為650℃，壓力為0.1mpa，體積空速為12000h-1
)，得到co2捕集-轉化雙功能催化劑。
[0077]
2、co2捕集-轉化制合成氣系統的工作過程：
[0078]
太陽光垂直入射至槽式聚光鏡1(規格：鏡面開口長度4m
×
寬度2.55m，聚光比為30)，反射聚光經過光譜分頻器2分頻，得到的短波光(波長為280-900nm)輻照砷化鎵光伏電池3(規格：長度4m
×
寬度0.085m)，在電池內部，通過激發半導體產生電子空穴對的方式產電，為電解水制氫提供可再生電能；得到的長波光(波長為900nm-2500nm)輻照雙螺旋管集熱反應器6，為反應器內co2的吸附捕集與轉化提供高溫和能量；
[0079]
砷化鎵光伏電池3所產電能通過電纜輸送至光伏逆變器4，經交流直流變換，將穩定電壓電流輸送至電解水槽5分解水；分解水產物依次經氣液分離器7及冷卻器8，得到純凈的h2；
[0080]
煙氣經除塵、脫硫和脫硝處理后，輸送至砷化鎵光伏電池3背板中的換熱通道，經熱交換，煙氣預熱至110℃，并實現維持砷化鎵光伏電池3的工作溫度為120℃；
[0081]
預熱后的煙氣輸送至雙螺旋管集熱反應器6，反應器的兩個反應管涂覆黑鉻涂層并均裝填co2捕集-轉化雙功能催化劑，第一股煙氣通過四通閥v-1進入第一個反應管，在太陽光分頻得到的長波光提供的溫度下，煙氣中的co2被催化劑吸附捕集，所得脫碳煙氣經第一個反應管的出料端及四通閥v-3排出并進行收集，吸附結束后，吹掃n2經四通閥v-1進入第一個反應器進行吹掃除氧，吹掃結束后，來自冷卻器8的h2經四通閥v-1輸送至第一個反應器，吸附co2的催化劑在h2氛圍下完成co2解吸，解吸出的co2在催化劑的作用下與h2進行逆水煤氣變換反應(co2吸附與逆水煤氣變換反應在相同的溫度下進行，溫度為600℃)，生成co，所得co與未反應的h2混合成為合成氣，經第一個反應管的出料端及四通閥v-3排出(在第一個反應器進行co2解析與轉化的同時，另一股煙氣通過四通閥v-2進入第二個反應管進行co2吸附，所得脫碳煙氣經第二個反應管的出料端及四通閥v-4排出并進行收集，并且在第一個反應管完成co2轉化并隨即開始對新一股煙氣進行co2吸附時，第二個反應管開始進行co2解析與轉化，得到的合成氣經第二個反應管的出料端及四通閥v-4排出)；
[0082]
控制四通閥v-1、v-2、v-3、v-4的開閉，實現雙螺旋管集熱反應器6中的一個反應管處于co2吸附階段時，另一個反應管處于co2解吸及合成氣產出階段，雙管交替進行吸附與轉化過程，實現合成氣的連續產出。
[0083]
3、獲得的效果：
[0084]
利用上述系統，煙氣中co2捕集及轉化所需的能耗以及制氫能耗均來自太陽能，在同一反應器、同一反應環境內實現co2捕集、轉化過程，且由co2捕集切換至催化轉化后無需改變反應條件，也無需傳統工藝中的co2提純、運輸環節，簡化了流程及系統運轉能耗。
[0085]
按照全年太陽光照強度為0.8kw/m2、系統工作時間為10h/天、全年工作300天、合成氣中co/h2目標比例為1:1計算，其中的電解水產物氧氣可作為系統增值產品，以市場價折算制備合成氣成本為0.217元/m3，而傳統的shell、texaco等煤氣化制合成氣的成本分別
為0.25元/m3和0.26元/m3，采用本實用新型的系統不但能實現碳減排，所提供的合成氣產品還具有較大的市場優勢。
[0086]
以上詳細描述了本實用新型的優選實施方式，但是，本實用新型并不限于此。在本實用新型的技術構思范圍內，可以對本實用新型的技術方案進行多種簡單變型，包括各個技術特征以任何其它的合適方式進行組合，這些簡單變型和組合同樣應當視為本實用新型所公開的內容，均屬于本實用新型的保護范圍。
技術特征：
1.一種co2捕集-轉化制合成氣的系統，其特征在于，包括：集熱發電單元(i)、制氫單元(ii)、co2捕集-轉化單元(iii)和控制單元(iv)；其中，所述集熱發電單元(i)包括太陽能聚集裝置(1)、光譜分頻器(2)和光伏電池(3)，用于對太陽光進行聚光分頻，得到短波光和長波光，并利用所述短波光進行光伏發電得到電能；所述制氫單元(ii)包括光伏逆變器(4)和電解水槽(5)，用于利用所述電能分解水，得到h2；所述co2捕集-轉化單元(iii)包括雙螺旋管集熱反應器(6)，用于在所述長波光提供的溫度下，利用co2捕集-轉化雙功能催化劑對含co2的煙氣進行co2吸附，得到的脫碳煙氣進行收集，并將吸附co2的催化劑與所述制氫單元(ii)得到的h2混合進行逆水煤氣變換反應，得到合成氣；所述控制單元(iv)包括第一控制閥(v-1)、第二控制閥(v-2)、第三控制閥(v-3)和第四控制閥(v-4)，用于控制所述co2捕集-轉化單元(iii)中的co2吸附和逆水煤氣變換反應交替進行，實現合成氣連續產出。2.根據權利要求1所述的系統，其中，所述光譜分頻器(2)、光伏電池(3)和雙螺旋管集熱反應器(6)設置在所述太陽能聚集裝置(1)的上方。3.根據權利要求2所述的系統，其中，所述光伏電池(3)設置在所述光譜分頻器(2)產生的短波光輻照方向。4.根據權利要求3所述的系統，其中，所述雙螺旋管集熱反應器(6)設置在所述光譜分頻器(2)產生的長波光輻照方向。5.根據權利要求1所述的系統，其中，在所述集熱發電單元(i)中，所述太陽能聚集裝置(1)選自碟式聚光鏡、線性菲涅耳聚光鏡、塔式聚光鏡和槽式聚光鏡中的至少一種。6.根據權利要求1所述的系統，其中，在所述集熱發電單元(i)中，所述光伏電池(3)的背板中設置有換熱通道，用于在所述含co2的煙氣進入所述雙螺旋管集熱反應器(6)之前，通過熱交換對所述含co2的煙氣進行預熱處理，并實現對所述光伏電池(3)控溫。7.根據權利要求6所述的系統，其中，所述制氫單元(ii)還包括氣液分離器(7)和冷卻器(8)；所述氣液分離器(7)分別連接所述電解水槽(5)和冷卻器(8)，用于將分解水產物進行分離，所得h2進入所述冷卻器(8)，水蒸氣返回所述電解水槽(5)，o2引出界區外；所述冷卻器(8)分別連接所述氣液分離器(7)和雙螺旋管集熱反應器(6)，用于進一步除去h2中的水蒸氣并降溫，向所述雙螺旋管集熱反應器(6)提供純凈h2。8.根據權利要求7所述的系統，其中，在所述co2捕集-轉化單元(iii)中，所述雙螺旋管集熱反應器(6)包括兩根并聯且相互螺旋纏繞的反應管，所述反應管的表面涂覆吸熱涂層。9.根據權利要求8所述的系統，其中，所述雙螺旋管集熱反應器(6)的兩根反應管中均裝填所述co2捕集-轉化雙功能催化劑。10.根據權利要求9所述的系統，其中，在所述控制單元(iv)中，所述第一控制閥(v-1)、第二控制閥(v-2)各自獨立地連接所述雙螺旋管集熱反應器(6)、光伏電池(3)的換熱通道、冷卻器(8)以及外界，且所述第一控制閥(v-1)、第二控制閥(v-2)分別與雙螺旋管集熱反應器(6)中不同反應管的進料口連接；
所述第三控制閥(v-3)、第四控制閥(v-4)各自獨立地連接所述雙螺旋管集熱反應器(6)以及外界，且所述第三控制閥(v-3)、第四控制閥(v-4)分別與雙螺旋管集熱反應器(6)中不同反應管的出料口連接。
技術總結
本實用新型涉及二氧化碳捕集與轉化和太陽能利用領域，具體涉及CO2捕集-轉化制合成氣的系統，包括：集熱發電單元(I)、制氫單元(II)、CO2捕集-轉化單元(III)和控制單元(IV)；所述集熱發電單元(I)包括太陽能聚集裝置(1)、光譜分頻器(2)和光伏電池(3)；所述制氫單元(II)包括光伏逆變器(4)和電解水槽(5)；所述CO2捕集-轉化單元(III)包括雙螺旋管集熱反應器(6)；所述控制單元(IV)包括第一控制閥(V-1)、第二控制閥(V-2)、第三控制閥(V-3)和第四控制閥(V-4)。實現在同一反應裝置、同一反應環境內完成煙氣中CO2的分離捕集與加氫催化轉化過程，制備合成氣過程中所需能量均來自太陽能，低碳節能、工藝過程簡單。工藝過程簡單。工藝過程簡單。
