一种可再生能源驱动二氧化碳加氢的系统及方法与流程

1.本发明涉及清洁能源利用及碳捕集利用领域，具体涉及一种可再生能源驱动二氧化碳加氢的系统及方法。


背景技术：

2.化石燃料(煤、石油、天然气)为人类社会的发展提供了巨大的经济效益，但在最近的几十年里，化石燃料的大量燃烧，使co2的排放量不断攀升，引发了一些严重的环境问题如全球变暖等。因此，研究co2捕集及催化转化技术，将co2资源化利用，是解决温室效应、取代化石燃料并产生更高经济价值化学品的有效途径，对于世界能源、生态环境的可持续发展具有重要意义。
3.可再生能源包括太阳能、风能、潮汐能等，清洁、绿色、低碳的能源，这些能源在自然界可以循环再生，取之不尽，用之不竭。这些能源不存在资源枯竭问题，又不会对环境造成威胁，因此是可持续发展战略的必然选择。采用co2作为碳源，清洁能源作为能量来源，不仅可以减少co2排放，更能充分利用可再生能源，将co2转化为高附加值的化工产品，具有重要的战略意义。
4.中国专利文献cn104437504a公开了一种co2高效转化制低碳烯烃的催化剂，催化剂的结构式为a-(b(c
x
fey)oz)-fe/s，其中x+y＝2，z＝3.2～4.2，a为碱金属或碱土金属元素，b为过渡金属元素的二价离子，c为过渡金属元素的三价离子，s为载体，a-(b(c
x
fey)oz)-fe为活性成分。提供了一种co2高效转化制烯烃的fe基催化剂及制备方法，将催化剂用于co2加氢反应得到的主产物为低碳烯烃(丙烯、乙烯和丁烯)，co2转化率达到60％以上。但该过程低碳烯烃选择性仍较低，生成了大量的甲烷以及其它长链烷烃，使得氢气利用率低。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种可再生能源驱动二氧化碳加氢的系统及方法，利用捕集的二氧化碳为碳源、电解水制氢作为氢源，可以有效缓解温室效应等环境问题，并且整个装置的能源全部来自于非化石能源，能够做到整个系统零碳排放。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种可再生能源驱动二氧化碳加氢的系统，包括可再生能源驱动装置、二氧化碳捕集装置、电解水制氢装置、原料缓冲罐、微反应器加氢装置、产品分离装置；
8.所述可再生能源驱动装置包括可再生能源发电装置和可再生能源储存装置；
9.所述产品分离装置包括三相分离器、液体烃分离系统、气体分离系统。
10.优选的，所述微反应器加氢装置包含n组微反应器组，n≥2；每组所述微反应器组的连通方式为并联或串联。
11.优选的，所述微反应器加氢装置包含n组微反应器组，n为2～20；每组所述微反应器组的连通方式为并联。
12.优选的，每组所述微反应器组包含m个微反应器，m≥2；每个所述微反应器的连通方式为并联或串联。
13.优选的，每组所述微反应器组包含m个微反应器，m为2～6；每个所述微反应器的连通方式为串联。
14.本发明还要求保护一种所述可再生能源驱动二氧化碳加氢的方法，包括：利用可再生能源驱动装置提供的电力驱动氢气与二氧化碳在二氧化碳加氢催化剂的作用下进行加氢反应，经分离得到低碳烯烃和汽油。
15.优选的，所述可再生能源驱动二氧化碳加氢的方法包括如下步骤：
16.可再生能源发电装置利用可再生能源进行发电，所产生的电能通过可再生能源储存装置进行储存并使用；将二氧化碳捕集装置捕集所得二氧化碳、电解水制氢装置所得氢气通入原料缓冲罐中，混合后进入微反应器加氢装置中进行二氧化碳加氢反应；反应产物进入三相分离器进行分离，分离得到产物水作为电解水原料；液体产物进入液体烃分离系统分离出c5+汽油产品；气体产物进入气体分离系统分离出未反应的二氧化碳和氢气、贫干气、低碳烯烃、液化气；未反应的二氧化碳和氢气回到系统中循环。
17.优选的，二氧化碳加氢反应中，二氧化碳与氢气的体积比为1:20～20:1，反应压力为0～10mpa。
18.优选的，二氧化碳加氢反应中，二氧化碳与氢气的体积比为1:2～1:9，反应压力为2～8mpa。
19.优选的，二氧化碳加氢反应中，二氧化碳和氢气混合气的停留时间为0.1～10000s。
20.优选的，所述二氧化碳加氢催化剂包括纳米金属氧化物10～80wt％、改性zsm-5分子筛20～90wt％，将所述纳米金属氧化物和改性zsm-5分子筛经硅烷偶联剂处理后焙烧，得到所述二氧化碳加氢催化剂。
21.优选的，所述二氧化碳加氢催化剂包括纳米金属氧化物20～50wt％、改性zsm-5分子筛50～80wt％，将所述纳米金属氧化物和改性zsm-5分子筛经硅烷偶联剂处理后焙烧，得到所述二氧化碳加氢催化剂。
22.优选的，所述纳米金属氧化物包括组分a和组分b，组分a选自氧化铁、氧化钴、氧化钼、氧化镍、氧化铜中的任意三种，组分b选自氧化锆、氧化钾、氧化钙中的任意一种组成。
23.优选的，组分a包括组分1、组分2、组分3，组分1、组分2、组分3为选自氧化铁、氧化钴、氧化钼、氧化镍、氧化铜中的任意三种，占纳米金属氧化物的重量百分含量均为1～80％。
24.优选的，组分a包括组分1、组分2、组分3，组分1、组分2、组分3为选自氧化铁、氧化钴、氧化钼、氧化镍、氧化铜中的任意三种，占纳米金属氧化物的重量百分含量均为10～70％。
25.优选的，组分b占纳米金属氧化物的重量百分比为1～10％。
26.优选的，组分b占纳米金属氧化物的重量百分比为1～5％。
27.优选的，所述改性zsm-5分子筛包括组分a、组分b及zsm-5分子筛，组分a选自氧化镧、氧化铈中的任意一种，组分b选自氧化钾、氧化镁中的任意一种。
28.优选的，组分a占改性zsm-5分子筛的重量百分比为0.1～5％，组分b占改性zsm-5
分子筛的重量百分比为0.1～3％。
29.优选的，组分a占改性zsm-5分子筛的重量百分比为0.5～3％，组分b占改性zsm-5分子筛的重量百分比为0.1～1.5％。
30.优选的，所述硅烷偶联剂为kh560和/或kh570。
31.优选的，二氧化碳加氢催化剂的制备方法，包括如下步骤：
32.(1)将第一金属盐溶于去离子水中，然后加入蔗糖、聚乙二醇，搅拌得到溶胶，将溶胶干燥、焙烧，得到纳米金属氧化物；
33.(2)将第二金属盐溶于去离子水中得到第二金属盐溶液，将zsm-5分子筛老化，然后用第二金属盐溶液浸渍zsm-5分子筛，静置、烘干、焙烧，得到改性zsm-5分子筛；
34.(3)将纳米金属氧化物和改性zsm-5分子筛分散于去离子水中，加入乙醇、硅烷偶联剂，充分搅拌后得到浆液，将浆液进行喷雾干燥成型，然后干燥并焙烧，得到二氧化碳加氢催化剂。
35.优选的，步骤(1)中，第一金属盐为fe、co、mo、ni、cu、zr、k、ca的硝酸盐中的一种或多种，第一金属盐与去离子水的重量比为15～40：100；步骤(2)中，第二金属盐为la、ce、k、mg的硝酸盐中的一种或多种，第二金属盐与去离子水的重量比为10～30：100。
36.优选的，步骤(1)中，搅拌条件为40～95℃下搅拌5～15h，干燥条件为110～120℃下干燥10～15h，焙烧条件为400～600℃下焙烧5～15h。
37.优选的，步骤(1)中，聚乙二醇为peg2000和/或peg4000；蔗糖、聚乙二醇分别占溶胶重量的0.01～5％、0.01～10％。
38.优选的，步骤(1)中，蔗糖、聚乙二醇分别占溶胶重量的0.1～3％、0.1～5％。
39.优选的，步骤(2)中，老化条件为550～700℃下老化2～5h，静置时间为10～15h，烘干条件为100～120℃下烘干8～15h，焙烧条件为500～600℃下焙烧10～15h；zsm-5分子筛粒径《800nm，硅铝比为80～300。
40.优选的，步骤(2)中，zsm-5分子筛粒径《800nm，硅铝比为100～200。
41.优选的，步骤(3)中，乙醇、硅烷偶联剂分别占浆液重量的0.5～3％、1～5％。
42.优选的，步骤(3)中，浆液的固含量为25～35wt％。
43.优选的，步骤(3)中，喷雾干燥时炉膛温度300～450℃、干燥塔出口温度130～250℃、干燥塔喷雾压力2.0～4.0mpa；喷雾干燥成型后催化剂粒径为15～35μm；催化剂成型后干燥条件为100～130℃下干燥4～7h，焙烧条件为400～600℃下焙烧5～10h。
44.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
45.1)本发明提供的一种可再生能源驱动二氧化碳加氢的系统及方法，包括可再生能源驱动装置、二氧化碳捕集装置、电解水制氢装置、微反应器加氢装置、产品分离装置；整个系统所需能源全部来自于可再生能源驱动装置，既能提高二氧化碳加氢反应的稳定性与连续性，又能使整个系统零排放；该系统利用二氧化碳和氢气生产烯烃，既能温室效应等环境问题，又能将co2转化为高附加值的化工产品，提高经济效益。
46.2)本发明提供的一种可再生能源驱动二氧化碳加氢的系统及方法，利用微反应器加氢装置生产烯烃和汽油，微反应器的比表面积大，传质传热效率高，能有效提高反应的转化率和产物选择性，反应产生的激烈的反应热可以及时得到移除，反应温度偏差可以控制在
±
2℃之间，反应精度、生产安全性高；通过微反应器组的组合，根据需要调整催化剂及生
产条件得到不同的加氢产物，也可以根据生产规模的变化开启/停止其中部分微反应器组而不影响连续生产，生产效率高、操作灵活。
47.3)本发明提供的一种可再生能源驱动二氧化碳加氢的系统及方法，提供了一种二氧化碳加氢催化剂，二氧化碳的转化率超过40％，对低碳烯烃有极佳的选择性；其中纳米金属氧化物的组合和选择可以有效提高加氢活性，增加二氧化碳加氢的转化率；改性金属盐对zsm-5分子筛进行改性，能使其具有良好的水热稳定性及容焦能力，增加催化剂的选择性及寿命；乙醇、kh560对纳米金属氧化物zsm-5分子筛进行改性，能有效增加催化剂的机械强度，降低副产物的生成，提高转化率和目标产物的选择性。
附图说明
48.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例示意图，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
49.图1为本发明提供的可再生能源驱动二氧化碳加氢的系统的示意图。
50.图中，1、可再生能源发电装置；2、可再生能源储存装置；3、二氧化碳捕集装置；4、电解水制氢装置；5、原料缓冲罐；6、第一组微反应器组；7、第n组微反应器组(n≥2)；8、第一组第一个微反应器；9、循环二氧化碳和氢气；10、第一组第m个微反应器(m≥2)；11、三相分离器；12、产物水；13、液体烃分离系统；14、气体分离系统；15、未反应的二氧化碳和氢气；16、其他气体烃。
具体实施方式
51.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，以下结合实施例，对本发明作进一步的详细说明。当然，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
52.术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
53.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
54.如无特殊说明外，本发明中的化学试剂和材料均通过市场途径购买或通过市场途径购买的原料合成。
55.实施例中所采用的微反应器为非标装置，凡是符合反应条件的微反应器均可。
56.如图1所示，本发明提供一种可再生能源驱动二氧化碳加氢的系统，包括可再生能源驱动装置、二氧化碳捕集装置3、电解水制氢装置4、原料缓冲罐5、微反应器加氢装置、产
品分离装置；
57.所述可再生能源驱动装置包括可再生能源发电装置1和可再生能源储存装置2；
58.所述产品分离装置包括三相分离器11、液体烃分离系统13、气体分离系统14。
59.具体的，所述微反应器加氢装置包含n组微反应器组，n≥2，优选为2～20，可以为2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20；每组所述微反应器组的连通方式为并联或串联，优选为并联。
60.具体的，每组所述微反应器组包含m个微反应器，m≥2，优选为2～6，可以为2、3、4、5、6；每个所述微反应器的连通方式为并联或串联，优选为串联。
61.本发明还要求保护一种所述可再生能源驱动二氧化碳加氢的方法，包括如下步骤：
62.可再生能源发电装置1利用可再生能源进行发电，所产生的电能通过可再生能源储存装置2进行储存并使用，整个系统的所需能源均直接或间接来自于此；
63.将二氧化碳捕集装置3捕集所得二氧化碳、电解水制氢装置4所得氢气通入原料缓冲罐5中，混合后分成n股进入n组微反应器组中进行二氧化碳加氢反应，其中每组微反应器组包含m个微反应器，第m个微反应器的入口原料为第m-1个微反应器的出口产品；
64.反应产物进入三相分离器11进行分离，分离得到产物水12作为电解水原料；液体产物进入液体烃分离系统13分离出c5+汽油产品；气体产物进入气体分离系统14分离出未反应的二氧化碳和氢气15、贫干气、低碳烯烃、液化气；未反应的二氧化碳和氢气回到系统中循环。
65.具体的，所述可再生能源发电装置利用太阳能发电、风能发电及潮汐能发电中的一种或多种；
66.具体的，所述可再生能源储存装置为电池存储、抽水蓄能存储、熔融盐储热、氢气储存中的一种或多种，由于可再生能源发电可能存在间歇性和不稳定性，因此可再生能源储存装置用于可再生能源发电后的能量储存与稳定，以便对整个二氧化碳加氢系统提供持续稳定的能源供应。
67.具体的，所述二氧化碳捕集使用化学吸收法、物理吸收法或吸附法中的一种或多种；所述二氧化碳补集的二氧化碳来源可以是空气中的二氧化碳，也可以是炼厂、电厂等燃烧化石燃料后的排放气中的二氧化碳；
68.具体的，所述电解水制氢使用碱性电解水制氢、质子交换膜电解水制氢以及高温固体氧化物电解水制氢中的一种或多种；所述电解水制氢所得到的氢气既可以用于后续二氧化碳加氢所需的氢气原料，也可以用于储存电能；
69.具体的，所述可再生能源发电装置及可再生能源存储系统为二氧化碳捕集、电解水制氢、二氧化碳加氢装置及产品分离装置提供所需要的电能，整个系统都直接或间接被可再生电能驱动；
70.具体的，二氧化碳加氢反应中，二氧化碳与氢气的体积比为1:20～20:1，可以为20：1、19：1、18：1、17：1、16：1、15：1、14：1、13：1、12：1、11：1、10：1、9：1、8：1、7：1、6：1、5：1、4：1、3：1、2：1、1：1、1：2、1：3、1：4、1：5、1：6、1：7、1：8、1：9、1：10、1：11、1：12、1：13、1：14、1：15、1：16、1：17、1：18、1：19、1：20，更为优选的，为1:2～1:9；反应压力为0～10mpa，可以为0mpa、1mpa、2mpa、3mpa、4mpa、5mpa、6mpa、7mpa、8mpa、9mpa、10mpa，更为优选的，为2～8mpa。
71.具体的，二氧化碳加氢反应中，二氧化碳和氢气混合气的停留时间为0.1～10000s，可以为0.1s、0.2s、0.3s、0.4s、0.5s、0.6s、0.7s、0.8s、0.9s、1s、2s、3s、4s、5s、6s、7s、8s、9s、10s、20s、30s、40s、50s、60s、70s、80s、90s、100s、200s、300s、400s、500s、600s、700s、800s、900s、1000s、2000s、3000s、4000s、5000s、6000s、7000s、8000s、9000s、10000s。
72.具体的，二氧化碳加氢反应中，二氧化碳加氢催化剂包括纳米金属氧化物10～80wt％、改性zsm-5分子筛20～90wt％，将所述纳米金属氧化物和改性zsm-5分子筛经硅烷偶联剂处理后焙烧，得到所述二氧化碳加氢催化剂；
73.纳米金属氧化物可以占纳米金属氧化物的10wt％、20wt％、30wt％、40wt％、50wt％、60wt％、70wt％、80wt％，优选为20～50wt％；
74.改性zsm-5分子筛可以占纳米金属氧化物的20wt％、30wt％、40wt％、50wt％、60wt％、70wt％、80wt％、90wt％，优选为50～80wt％。
75.具体的，所述纳米金属氧化物包括组分a和组分b，组分a选自氧化铁、氧化钴、氧化钼、氧化镍、氧化铜中的任意三种，组分b选自氧化锆、氧化钾、氧化钙中的任意一种组成。
76.更为具体的，组分a包括组分1、组分2、组分3，组分1、组分2、组分3为选自氧化铁、氧化钴、氧化钼、氧化镍、氧化铜中的任意三种，占纳米金属氧化物的重量百分含量均为1～80％，可以为1％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％，更为优选的，为10～70％；
77.更为具体的，组分b占纳米金属氧化物的重量百分比为1～10％，可以为1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％，更为优选的，为1～5％。
78.具体的，所述改性zsm-5分子筛包括组分a、组分b及zsm-5分子筛，组分a选自氧化镧、氧化铈中的任意一种，组分b选自氧化钾、氧化镁中的任意一种。
79.更为具体的，组分a占改性zsm-5分子筛的重量百分比为0.1～5％，可以为0.1％、0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％，更为优选的，为0.5～3％；
80.更为具体的，组分b占改性zsm-5分子筛的重量百分比为0.1～3％，可以为0.1％、0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％，更为优选的，为0.1～1.5％。
81.优选的，所述硅烷偶联剂为kh560和/或kh570。
82.所述催化剂的制备方法，包括如下步骤：
83.(1)将第一金属盐溶于去离子水中，然后加入蔗糖、聚乙二醇，搅拌得到溶胶，将溶胶干燥、焙烧，得到纳米金属氧化物；
84.具体的，步骤(1)中，第一金属盐为fe、co、mo、ni、cu、zr、k、ca的硝酸盐中的一种或多种，第一金属盐与去离子水的重量比为15～40：100，可以为15：100、20：100、25：100、30：100、35：100、40：100；
85.具体的，步骤(1)中，搅拌条件为40～95℃下搅拌5～15h，干燥条件为110～120℃下干燥10～15h，焙烧条件为400～600℃下焙烧5～15h。
86.具体的，步骤(1)中，聚乙二醇为peg2000和/或peg4000；
87.可选的，步骤(1)中，蔗糖为溶胶重量的0.01～5％，可以为0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％，优选的，为0.1～3％；
88.可选的，步骤(1)中，聚乙二醇为溶胶重量的0.01～10％，可以为0.01％、0.05％、
0.1％、0.5％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％，优选的，为0.1～5％；
89.(2)将第二金属盐溶于去离子水中得到第二金属盐溶液，将zsm-5分子筛老化，然后用改性溶液浸渍zsm-5分子筛，静置、烘干、焙烧，得到改性zsm-5分子筛；
90.具体的，步骤(2)中，第二金属盐为la、ce、k、mg的硝酸盐中的一种或多种，第二金属盐与去离子水的重量比为10～30：100，可以为10：100、15：100、20：100、25：100、30：100。
91.具体的，步骤(2)中，老化条件为550～700℃下老化2～5h，静置时间为10～15h，烘干条件为100～120℃下烘干8～15h，焙烧条件为500～600℃下焙烧10～15h；
92.具体的，步骤(2)中，zsm-5分子筛粒径《800nm，硅铝比为80～300，可以为80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260、270、280、290、300，优选的，为100～200。
93.(3)将纳米金属氧化物和改性zsm-5分子筛分散于去离子水中，加入乙醇、硅烷偶联剂，充分搅拌后得到浆液，将浆液进行喷雾干燥成型，然后干燥并焙烧，得到二氧化碳加氢催化剂。
94.具体的，步骤(3)中，乙醇占浆液重量的0.5～3％，可以为0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％。
95.具体的，步骤(3)中，硅烷偶联剂占浆液重量的1～5％，可以为1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％。
96.更为具体的，步骤(3)中，浆液的固含量为25～35wt％，可以为25wt％、26wt％、27wt％、28wt％、29wt％、30wt％、31wt％、32wt％、33wt％、34wt％、35wt％。
97.具体的，步骤(3)中，喷雾干燥时炉膛温度300～450℃、干燥塔出口温度130～250℃、干燥塔喷雾压力2.0～4.0mpa；喷雾干燥成型后催化剂粒径为15～35μm；催化剂成型后干燥条件为100～130℃下干燥4～7h，焙烧条件为400～600℃下焙烧5～10h。
98.下面通过具体实施例，来对本发明作进一步的说明。
99.实施例1
100.一种二氧化碳加氢催化剂的制备方法，包括如下步骤：
101.(1)将5kg fe(no3)3·
9h2o、0.2kg cu(no3)2·
3h2o、3.2kg ni(no3)2·
6h2o、0.04kg zr(no3)4·
5h2o溶于20kg去离子水中，搅拌均匀后加入0.05kg蔗糖和0.2kg peg2000，在80℃下搅拌8h得到溶胶，将溶胶在120℃下干燥10h，然后在480℃下焙烧8h，得到纳米金属氧化物；
102.(2)将92g la(no3)3·
6h2o和4g kno3溶于500g去离子水中得到改性溶液，将1kg纳米zsm-5分子筛在550℃下老化2h，然后用改性溶液浸渍zsm-5分子筛，静置12h，110℃下烘干8h，然后在550℃下焙烧12h，得到改性zsm-5分子筛；
103.(3)将纳米金属氧化物和改性zsm-5分子筛分散于7kg去离子水中，然后加入100g乙醇和300g硅烷偶联剂kh560，充分搅拌后得到浆液，将浆液送入喷雾干燥塔，在炉膛温度400℃、出口温度150℃、喷雾压力3.0mpa的条件下，喷雾干燥成型得到成型催化剂，然后将所述成型催化剂在130℃下干燥7h，再在500℃下焙烧10h，得到二氧化碳加氢催化剂。
104.实施例2
105.一种可再生能源驱动二氧化碳加氢的系统：
106.包括可再生能源驱动装置、二氧化碳捕集装置3、电解水制氢装置4、原料缓冲罐5、
微反应器加氢装置、产品分离装置；所述可再生能源驱动装置包括可再生能源发电装置1和可再生能源储存装置2；所述产品分离装置包括三相分离器11、液体烃分离系统13、气体分离系统14。
107.所述微反应器加氢装置包含3组微反应器组，每组所述微反应器组的连通方式为并联。
108.每组所述微反应器组包含3个微反应器，每个所述微反应器的连通方式为串联。
109.一种可再生能源驱动二氧化碳加氢的方法，包括如下步骤：
110.使用太阳能发电装置进行发电，所产生的电能通过电池进行储存并使用，整个系统的所需能源均直接或间接来自于此；采用化学吸收法进行二氧化碳捕集，所捕集的二氧化碳及碱性电解水制氢装置制得的氢气进入原料缓冲罐，原料二氧化碳与原料氢气体积比为1:4，缓冲罐中的原料平均分成3股分别进入3组微反应器组的第一微反应器中，每组微反应器组的反应温度均为400℃，反应压力为3mpa，每个微反应器内原料停留时间为0.5s；三组微反应器的产品进入三相分离器进行分离，分离得到产物水作为电解水原料；液体烃为c5+汽油产品不需要进行进一步分离；气体产物进入气体分离系统分离出未反应的二氧化碳和氢气、贫干气、低碳烯烃以及液化气产品，其中未反应的二氧化碳和氢气分成6股分别进入3组微反应器组的第二、第三微反应器中继续参与反应。二氧化碳加氢产品组成1如表1所示。
111.表1实施例2二氧化碳加氢制低碳烯烃产品组成
112.co2转化率/％41.1c1+c20/m％15.6c2
＝
+c3
＝
/m％66.7c5+液体/m％9.9c5+液体中芳烃/m％94.6
113.实施例3
114.一种可再生能源驱动二氧化碳加氢的系统：
115.包括可再生能源驱动装置、二氧化碳捕集装置3、电解水制氢装置4、原料缓冲罐5、微反应器加氢装置、产品分离装置；所述可再生能源驱动装置包括可再生能源发电装置1和可再生能源储存装置2；所述产品分离装置包括三相分离器11、液体烃分离系统13、气体分离系统14。所述微反应器加氢装置包含2组微反应器组，每组所述微反应器组的连通方式为并联。每组所述微反应器组包含6个微反应器，每个所述微反应器的连通方式为串联。
116.一种可再生能源驱动二氧化碳加氢的方法，包括如下步骤：
117.使用风能发电装置进行发电，所产生的电能通过熔融盐储热进行储存并使用，整个系统的所需能源均直接或间接来自于此；采用物理吸收法进行二氧化碳捕集，所捕集的二氧化碳及碱性电解水制氢装置制得的氢气进入原料缓冲罐，原料二氧化碳与原料氢气体积比为1：8，缓冲罐中的原料平均分成2股分别进入2组微反应器组的第一微反应器中，每组微反应器组的反应温度均为390℃，反应压力为7mpa，每个微反应器内原料停留时间为10s；2组微反应器的产品进入三相分离器进行分离，分离得到的产物水作为电解水原料；液体烃为c5+汽油产品，进入液体烃分离系统分离出少量c5+非芳汽油、苯、甲苯以及二甲苯；气体产物进入气体分离系统分离出未反应的二氧化碳和氢气、贫干气、低碳烯烃以及液化气产
品，其中未反应的二氧化碳和氢气分成8股分别进入2组微反应器组的第二、第三、第四、第五微反应器中继续参与反应。二氧化碳加氢产品组成2如表2所示。
118.表2实施例3二氧化碳加氢制烯烃产品组成
119.co2转化率/％42.4c1+c20/m％14.3c2
＝
+c3
＝
/m％61.4c5+液体/m％15.1c5+液体中苯/m％18.3c5+液体中甲苯/m％44.6c5+液体中二甲苯/m％29.2c5+液体中c9+芳烃/m％7.9
120.实施例4
121.一种可再生能源驱动二氧化碳加氢的系统：
122.包括可再生能源驱动装置、二氧化碳捕集装置3、电解水制氢装置4、原料缓冲罐5、微反应器加氢装置、产品分离装置；所述可再生能源驱动装置包括可再生能源发电装置1和可再生能源储存装置2；所述产品分离装置包括三相分离器11、液体烃分离系统13、气体分离系统14。所述微反应器加氢装置包含7组微反应器组，每组所述微反应器组的连通方式为并联。每组所述微反应器组包含2个微反应器，每个所述微反应器的连通方式为串联。
123.一种可再生能源驱动二氧化碳加氢的方法，包括如下步骤：
124.使用潮汐能发电装置进行发电，所产生的电能通过抽水蓄能进行储存并使用，整个系统的所需能源均直接或间接来自于此；采用吸附法进行二氧化碳捕集，所捕集的二氧化碳及质子交换膜电解水制氢装置制得的氢气进入原料缓冲罐，原料二氧化碳与原料氢气体积比为1：5，缓冲罐中的原料平均分成7股分别进入7组微反应器组的第一微反应器中，其中每组微反应器组包含2个微反应器，进行二氧化碳加氢生产低碳烯烃，每组微反应器组的反应温度均为340℃，反应压力为3.5mpa，每个微反应器内原料停留时间为1s；反应产品进入三相分离器进行分离，分离得到的产物水作为电解水原料；液体烃为c5+汽油产品；气体产物进入气体分离系统分离出未反应的二氧化碳和氢气、贫干气、低碳烯烃以及液化气产品，其中未反应的二氧化碳和氢气平均分配进微反应器中继续参与反应。二氧化碳加氢制烯烃产品组成3如表3所示。
125.表3实施例4二氧化碳加氢制低碳烯烃产品组成
126.co2转化率/％40.9c1+c20/m％15.5c2
＝
+c3
＝
/m％70.2c5+液体/m％7.2c5+液体中芳烃/m％97.2
127.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种可再生能源驱动二氧化碳加氢的系统，其特征在于，包括可再生能源驱动装置、二氧化碳捕集装置(3)、电解水制氢装置(4)、原料缓冲罐(5)、微反应器加氢装置、产品分离装置；所述可再生能源驱动装置包括可再生能源发电装置(1)和可再生能源储存装置(2)；所述产品分离装置包括三相分离器(11)、液体烃分离系统(13)、气体分离系统(14)。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微反应器加氢装置包含n组微反应器组，n≥2；每组所述微反应器组的连通方式为并联或串联。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，每组所述微反应器组包含m个微反应器，m≥2；每个所述微反应器的连通方式为并联或串联。4.一种如权利要求1～3任一项所述可再生能源驱动二氧化碳加氢的方法，其特征在于，包括：利用可再生能源驱动装置提供的电力驱动氢气与二氧化碳在二氧化碳加氢催化剂的作用下进行加氢反应，经分离得到低碳烯烃和汽油。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述加氢反应中，二氧化碳与氢气的体积比为1:20～20:1，反应压力为0～10mpa。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述加氢反应中，二氧化碳和氢气混合气的停留时间为0.1～10000s。7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述二氧化碳加氢催化剂包括纳米金属氧化物10～80wt％、改性zsm-5分子筛20～90wt％，将所述纳米金属氧化物和改性zsm-5分子筛经硅烷偶联剂处理后焙烧，得到所述二氧化碳加氢催化剂。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述纳米金属氧化物包括组分a和组分b，组分a选自氧化铁、氧化钴、氧化钼、氧化镍、氧化铜中的任意三种，组分b选自氧化锆、氧化钾、氧化钙中的任意一种组成；组分b占纳米金属氧化物的重量百分比为1～10％。9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述改性zsm-5分子筛包括组分a、组分b及zsm-5分子筛，组分a选自氧化镧、氧化铈中的任意一种，组分b选自氧化钾、氧化镁中的任意一种；组分a占改性zsm-5分子筛的重量百分比为0.1～5％，组分b占改性zsm-5分子筛的重量百分比为0.1～3％；所述硅烷偶联剂为kh560和/或kh570。10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述二氧化碳加氢催化剂的制备方法，包括如下步骤：(1)将第一金属盐溶于去离子水中，然后加入蔗糖、聚乙二醇，搅拌得到溶胶，将溶胶干燥、焙烧，得到纳米金属氧化物；(2)将第二金属盐溶于去离子水中得到第二金属盐溶液，将zsm-5分子筛老化，然后用第二金属盐溶液浸渍zsm-5分子筛，静置、烘干、焙烧，得到改性zsm-5分子筛；(3)将纳米金属氧化物和改性zsm-5分子筛分散于去离子水中，加入乙醇、硅烷偶联剂，充分搅拌后得到浆液，将浆液进行喷雾干燥成型，然后干燥并焙烧，得到二氧化碳加氢催化剂。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，第一金属盐为fe、co、mo、ni、cu、zr、k、ca的硝酸盐中的一种或多种，第一金属盐与去离子水的重量比为15～40：100；步骤(2)中，第二金属盐为la、ce、k、mg的硝酸盐中的一种或多种，第二金属盐与去离子水的重量比为10～30：100。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，搅拌条件为40～95℃下搅拌5～15h，干燥条件为110～120℃下干燥10～15h，焙烧条件为400～600℃下焙烧5～15h，聚乙二醇为peg2000和/或peg4000，蔗糖、聚乙二醇分别占溶胶重量的0.01～5％、0.01～10％；步骤(2)中，老化条件为550～700℃下老化2～5h，静置时间为10～15h，烘干条件为100～120℃下烘干8～15h，焙烧条件为500～600℃下焙烧10～15h；zsm-5分子筛粒径<800nm，硅铝比为80～300。13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，乙醇、硅烷偶联剂分别占浆液重量的0.5～3％、1～5％；浆液的固含量为25～35wt％。14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，喷雾干燥时炉膛温度300～450℃、干燥塔出口温度130～250℃、干燥塔喷雾压力2.0～4.0mpa；喷雾干燥成型后催化剂粒径为15～35μm；催化剂成型后干燥条件为100～130℃下干燥4～7h，焙烧条件为400～600℃下焙烧5～10h。

技术总结
本发明公开了一种可再生能源驱动二氧化碳加氢的方法，包括如下步骤：可再生能源发电装置利用可再生能源进行发电，所产生的电能通过可再生能源储存装置进行储存并使用；将二氧化碳捕集装置捕集所得二氧化碳、电解水制氢装置所得氢气通入原料缓冲罐中，混合后进入微反应器加氢装置中进行二氧化碳加氢反应；反应产物进入三相分离器进行分离，分离得到产物水作为电解水原料；液体产物进入液体烃分离系统分离出C


技术研发人员：李欣 李治 沈方峡 董晓伟 郝代军 刘丹禾
受保护的技术使用者：中石化炼化工程（集团）股份有限公司
技术研发日：2023.04.28
技术公布日：2023/7/25