利用工业废气制备甲醇同时生产铝硅合金的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及将工业排放的废气转化为甲醇和铝硅合金的方法，属于能源与环境系 统工程和废弃物循环利用技术领域。
【背景技术】
[0002] 相关文献调研发现，现有的研宄仅仅单独集中于碳减排的环保和甲醇制备的方 法。电厂方面仅仅是将CO 2捕集并且封存，未能有效利用CO2，这形成了碳捕集的高成本， 国内几家碳捕集示范项目面临的高昂的运行成本已经证明，现阶段走"碳捕集+封存"的 道路在经济上很难行得通。实际上，本研宄揭示〇) 2也是一种宝贵的碳资源，而化工生产方 面仅仅考虑了单独的甲醇制备生产过程，CO2的利用也仅限于冶金、化工企业的高浓度CO 2 烟气，而忽略了燃煤电厂这一最大的碳源，或按照化工方面的传统观念，认为火电厂低浓度 CO2难以制备甲醇。 在碳捕集技术方面，中国专利CN101314102[1]提出了"一种燃煤电厂烟气中CO2捕集 方法和装置"，它由烟气预处理系统、吸收塔、再生塔、排气洗涤系统、溶液加热回收器、产品 气处理系统（包括冷凝器、气液分离器、压缩机）组成，但该专利只适用于单纯碳捕集。中 国专利CN201603511U [2]提出了"一种燃煤电厂烟气中二氧化碳捕集系统"，它包括吸收塔 和再生塔，还包括再生气冷凝器、贫富液换热器、CO 2分离器和CO2压缩机，该专利只适用于 单独以碳减排为目的的工程，使用乙醇胺为吸收液，后续化工工序使用联合制碱法的氯化 铵生产工艺。 在制备甲醇技术方面，美国专利5928806[3]采用空气中的二氧化碳作为甲醇原材料的 替代来源，但是需要从大气中经济地俘获CO2气体，而大气中含量极稀，仅万分之几。 参考文献
[1] 许世森，刘练波，燃煤电厂烟气中二氧化碳捕集方法和装置，CN101314102 [P], 2008. 05.30 ；
[2] 杜云贵，燃煤电厂烟气中二氧化碳捕集系统，CN201603511U [P]，2010.01. 14
[3] Olah, George A.，Prakash, G. K. Surya，Recycling of carbon dioxide into methyl alcohol and related oxygenates for hydrocarbons, 5, 928, 806 [P], July 27, 1999〇
【发明内容】
[0003] 本发明采用工业废气作为生产甲醇及其衍生物的重要原料，生产日益减少的化石 燃料替代产品；本发明还有利于减缓大气温室气体的排放，由此缓和全球变暖趋势。由于火 电厂废气排放量十分巨大，煤燃烧生成CO 2，烧Ikg煤产生3. 67kgC02，我国用煤多导致0)2排 放多，如2009年世界主要排0) 2的国家中，我国第一，占总排放量的24. 2%，我国电力行业是 排CO2的第一大户，2010年电力行业CO 2排放占我国总排放量的49. 3%，共计排放35. 59亿 吨，主要由火电厂产生。 本发明涉及使用工业废气作为制备甲醇及其衍生物的唯一氧化剂源材料，所述甲醇及 其化合物可以用于能量储存、运输、液体燃料的制备和衍生的合成烃制品。根据本发明制备 的甲醇可以进一步加工成其它衍生物或衍生化合物。例如，将甲醇脱水而产生二甲醚，两者 都可以制备内燃机的液体燃料，中国当前已有些机动车使用甲醇燃料；甲醇还可以形成乙 烯和丙烯化合物，并进一步转化成高级烯烃、合成烃、芳族化合物及其制品。根据本发明由 工业废气中的CO 2和电解H2O制备的甲醇和二甲醚便于储存和运输，甲醇可以容易地处理而 产生合成烃及其衍生物，还可以通过甲醇的氧化羰基化制备碳酸二甲酯。甲醇、二甲醚及其 衍生物合成烃和化合物制备的燃料都可以方便和安全的储存；甲醇、二甲醚通过酸性-碱 性或沸石催化剂转化成乙烯或丙烯，他们分别与水合形成乙醇和丙醇，并可以进一步转化 成聚烯烃、多种合成烃、高级烯烃或芳族化合物。以上这些反应都已经有成熟工艺，并且工 艺中已经说明采用CO 2原料生产甲醇所需条件。 利用工业废气中的CO2制甲醇工艺的第一步先将CO 2还原成CO : C02+C=2C0.....................Λ H298k= -41. 66kcal/mol (1) 再用4和CO生成甲醇： C0+2H2=CH30H ..................Λ H298k= -21. 7kcal/mol (2) 反应（1)是一个增容、吸热反应，在一个内装块状煤的反应器内，用电加热至1000°C， 通入的〇)2和赤热的煤反应，即生成C0。 表1. CO反应器内反应物与生成物的质量、能量关系
即 Ig (JU2刀卩（λ (J 王成 I. ⑶，供热用电（λ (JUllkWh。 反应（2)是在一个有催化剂（Cu、Zn化合物）的甲醇反应器中，一定的温度、压力下发生 的反应，此反应为减容、放热的，加压、散热有利反应进行。 本发明涉及的典型工业废气为火电厂废气，以下介绍以火电厂废气为例制备甲醇的方 法，该方法包括：采用富氧气体作为火电厂的助燃气体，O2气含量多21wt%，提高发电厂废 气中的CO 2含量；从发电厂锅炉燃烧室排除的废气直接进入CO反应器，可以省略部分热交 换或除尘工艺，或者简化部分热交换或除尘工艺；从CO反应器生产出来的CO气体需要经过 热交换、除硫、脱硝或除尘工艺，达到生产甲醇的工艺要求；经过净化的CO气体混合纯净H 2 气制备出合成气体，添加质量比例根据甲醇的分子量之比确定，为CO :H2=1 :0. 1-0. 2。该方 法中，所述CO2气体全部来自火电厂废气，H 2气体是使用任何必要的能量形式生产的。 进入反应容器中的CO2气体被碳质原料进行部分还原得到CO为主的合成气体，反应容 器通入的氧气和碳质原料反应产生的热量加上炙热电厂废气带入的热量足以维持反应所 需热量，构成自热式反应器；反应容器通入少量氧气甚至不通入氧气，需要通过外部加热维 持反应所需热量，构成外热式反应器。 CO2转化成为甲醇的方法采用Canizzaro-Tishenk