本技术涉及催化合成,具体而言,涉及一种光催化co2制甲酸的成套设备。
背景技术:
1、现今,中国co2资源化利用正处于初始阶段,很难满足未来低碳发展的迫切需求。在“双碳”背景下,实行co2资源化利用不仅可以实现碳减排,还可以合成多种工业产品,带来一定的经济效益,在未来控制co2排放上具有良好前景。当前许多研究还停滞在实验室阶段,缺乏实际应用研究。近二十年来,二氧化碳化学转化研究发展迅速,纳米材料、离子液体等新型功能材料的涌现为二氧化碳的资源化利用提供了新的发展契机。科研人员通过努力将co2催化转化成了有价值的燃料,还原产物如co、hcooh、ch3oh和c2h5oh等燃料。
2、支持co2资源化利用的技术研发和项目建设,重点在于应加大技术研发的投入以促进新技术的开发利用、加强企业和研发部门的合作以促进技术成果转化和关注市场动向以促进产业成果经济化等,目的便是为了实现co2资源化利用的生产工艺清洁、生产技术工业化等。随着新技术的不断研发,其最终目标将是实现环境友好型的可持续的绿色发展。尤其是对于工业尾气来说,如何有效提高转化率来制备工业纯度的甲酸,成为目前研究的热点。
技术实现思路
1、本实用新型要解决的技术问题是:
2、为了解决如何有效利用工业尾气制备工业纯度甲酸,并提高其转化率的问题。
3、本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案:
4、本实用新型提供了一种光催化co2制甲酸的成套设备,包括余热回收换热器、原料预混器、至少一个反应器和甲酸冷凝器,
5、所述余热回收换热器设有工业尾气输入端,用于输入高温的工业尾气,所述余热回收换热器设有水输入端,用于通过高温的工业尾气将水蒸发为水蒸气,所述余热回收换热器与原料预混器连通,用于通过余热回收换热器将降温后的工业尾气、水蒸气和二氧化碳预混,所述原料预混器与至少一个反应器连接,所述反应器的输出端与甲酸冷凝器连接,所述甲酸冷凝器设有冷却循环水输入端,甲酸冷凝器与和原料预混器连接的反应器连通。
6、进一步地,当反应器的数量为一个时,用于与甲酸冷凝器和原料预混器连接的反应器为同一反应器。
7、进一步地,当反应器的数量为大于或等于两个时,至少两个反应器依次串联。
8、进一步地,所述反应器的数量为三个,包括依次串联的一级反应器、二级反应器和三级反应器,所述一级反应器分别与原料预混器和甲酸冷凝器连接,所述三级与甲酸冷凝器连接。
9、进一步地,所述反应器包括罐状的反应器主体,所述反应器主体上设有可拆卸的反应器盖,所述反应器主体内设有催化剂附着带,所述催化剂附着带上设有光催化剂,所述反应器盖的下端面中心处设有光源。
10、进一步地,所述催化剂附着带可粘接在反应器主体的内壁上。
11、进一步地,所述光源为管状光源,且光源延伸至反应器主体的底部上方。
12、进一步地,所述催化剂附着带包围在光源的外侧,且光催化剂设置在朝向光源的一侧。
13、进一步地,所述反应器的输入端设置在反应器盖上,反应器的输出端设置在反应器主体的底部。
14、进一步地,所述余热回收换热器、原料预混器、至少一个反应器和甲酸冷凝器均设有流量调节阀。
15、相较于现有技术,本实用新型的有益效果是:
16、本实用新型一种光催化co2制甲酸的成套设备,通过余热回收换热器收集高温的工业废气将水蒸发为水蒸气,工业废气可为供暖输出的高温废气也可为工厂制备过程中产生的高温废气,工业废气、水蒸气和输入的二氧化碳通过至少一级反应器反应,最终生成甲酸蒸汽和剩余的二氧化碳,在甲酸冷凝器中调节其温度降至室温,在室温时甲酸冷凝成甲酸液体,而二氧化碳未达到凝点,可重新输入第一级反应器中继续反应,二氧化碳与冷却循环水混合后为甲酸水溶液,可通过调节冷却循环水的输入量调节甲酸水溶液的浓度;
17、本实用新型一种光催化co2制甲酸的成套设备,具有转化率高、能源清洁、产品易分离,可直接获取工业纯度甲酸的优点,且使用工业废气来制备甲酸,既能够达到清洁生产的目标,解决了尾气处理,更加绿色环保,且能够降低生产成本。
1.一种光催化co2制甲酸的成套设备,其特征在于:包括余热回收换热器(1)、原料预混器(4)、至少一个反应器(5)和甲酸冷凝器(6),
2.根据权利要求1所述的一种光催化co2制甲酸的成套设备,其特征在于:当反应器(5)的数量为一个时,用于与甲酸冷凝器(6)和原料预混器(4)连接的反应器(5)为同一反应器(5)。
3.根据权利要求1所述的一种光催化co2制甲酸的成套设备,其特征在于:当反应器(5)的数量为大于或等于两个时,至少两个反应器(5)依次串联。
4.根据权利要求3所述的一种光催化co2制甲酸的成套设备,其特征在于:所述反应器(5)的数量为三个,包括依次串联的一级反应器、二级反应器和三级反应器,所述一级反应器分别与原料预混器(4)和甲酸冷凝器(6)连接,所述三级与甲酸冷凝器(6)连接。
5.根据权利要求4所述的一种光催化co2制甲酸的成套设备,其特征在于:所述反应器(5)包括罐状的反应器主体(504),所述反应器主体(504)上设有可拆卸的反应器盖(501),所述反应器主体(504)内设有催化剂附着带(502),所述催化剂附着带(502)上设有光催化剂,所述反应器盖(501)的下端面中心处设有光源(503)。
6.根据权利要求5所述的一种光催化co2制甲酸的成套设备,其特征在于:所述催化剂附着带(502)可粘接在反应器主体(504)的内壁上。
7.根据权利要求6所述的一种光催化co2制甲酸的成套设备,其特征在于:所述光源(503)为管状光源,且光源(503)延伸至反应器主体(504)的底部上方。
8.根据权利要求7所述的一种光催化co2制甲酸的成套设备,其特征在于:所述催化剂附着带(502)包围在光源(503)的外侧,且光催化剂设置在朝向光源(503)的一侧。
9.根据权利要求8所述的一种光催化co2制甲酸的成套设备,其特征在于:所述反应器(5)的输入端设置在反应器盖(501)上,反应器(5)的输出端设置在反应器主体(504)的底部。
10.根据权利要求9所述的一种光催化co2制甲酸的成套设备,其特征在于:所述余热回收换热器(1)、原料预混器(4)、至少一个反应器(5)和甲酸冷凝器(6)均设有流量调节阀。