專利名稱：利用核能水解產(chǎn)物和二氧化碳生產(chǎn)綠色環(huán)保的氣、液產(chǎn)品的方法及系統(tǒng)的制作方法
利用核能水解產(chǎn)物和二氧化碳生產(chǎn)綠色環(huán)保的氣、液產(chǎn)品
的方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用核能水解產(chǎn)物和二氧化碳生產(chǎn)碳酸二甲酯(匿c)、合成天然
氣(SNG)等綠色環(huán)保的氣、液產(chǎn)品的系統(tǒng)和方法。背景技術(shù)：
自工業(yè)革命以來，人類在交通運(yùn)輸和工業(yè)生產(chǎn)的過程中排放出大量二氧化碳，排
放后的二氧化碳進(jìn)入大氣層，使地球升溫，造成溫室效應(yīng)，給人類生態(tài)環(huán)境帶來嚴(yán)重的負(fù)面
影響。隨著生態(tài)環(huán)境問題的日趨嚴(yán)峻，如何減少二氧化碳等氣體的排放，以及如何有效利用
工業(yè)過程或人類生活中產(chǎn)生的二氧化碳已經(jīng)成為越來越受關(guān)注的問題之一。 另外，由于化石燃料導(dǎo)致的日益嚴(yán)重的環(huán)境污染和溫室效應(yīng)以及化石原料(尤其
是石油)的日漸枯竭，使得人們迫切需要尋找新的潔凈能源，以逐步取代現(xiàn)有的化石燃料，
達(dá)到減少污染物與溫室氣體排放，最終實現(xiàn)零排放的目的。在人們探索的眾多新能源中，氫
能以其熱值高、無污染、不產(chǎn)生溫室氣體等獨特優(yōu)點，受到了廣泛關(guān)注，因而近年來美國、日
本和歐洲各國紛紛投入大量的資金和人力用于對制氫技術(shù)的研究和開發(fā)，并取得了不錯的
成果。目前比較成熟的方法之一是水電解制氫。例如，日本開發(fā)的高溫加壓水電解法，效率
達(dá)到75%。美國通用電氣公司開發(fā)的固體聚合物電解質(zhì)(Solid Polymer Electrolyte,
SPE)法，效率達(dá)90%。然而由于儲氫技術(shù)和氫能利用技術(shù)沒有隨著制氫技術(shù)的發(fā)展迅速發(fā)
展起來，極大地限制了"氫經(jīng)濟(jì)"的發(fā)展，使得氫未能作為清潔的替代能源廣泛使用，在某些
情況下，儲氫技術(shù)的不足還可能導(dǎo)致氫能的浪費。因此，如何有效利用氫能也成為一個日益
受到關(guān)注的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一方面提供了一種利用核能水解獲得的氫氣和氧氣、工業(yè)過程或人類生活
中產(chǎn)生的二氧化碳和/或煤以及生物質(zhì)等含碳物質(zhì)來生產(chǎn)碳酸二甲酯(匿C)、合成天然氣
(SNG)等多種重要的氣、液產(chǎn)品的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實現(xiàn)綠色無污染的生產(chǎn)過程。 在一個實施例中，所述系統(tǒng)包括可利用核能將水分解為氫氣和氧氣的水解裝置、
利用二氧化碳和從所述水解裝置中獲得的氫氣生產(chǎn)第一甲醇的第甲醇合成裝置、和利用二
氧化碳和第三甲醇生產(chǎn)碳酸二甲酯的碳酸二甲酯合成裝置。其中，所述第三甲醇包括至少
部分所述第一甲醇。 在一個實施例中，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括生產(chǎn)合成氣的裝置。所述生產(chǎn)合成氣的裝 置可以是天然氣制合成氣裝置、生物質(zhì)制合成氣裝置和煤氣化制合成氣裝置中的一個或多 個的組合。 在一個實施例中，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括第二甲醇合成裝置，用來將至少部分所述
合成氣轉(zhuǎn)化為第二甲醇，其中，所述第三甲醇包括至少部分所述第二甲醇。 在一個實施例中，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括費托合成裝置，用來將至少部分所述合成氣轉(zhuǎn)化為第一液態(tài)產(chǎn)品。 在一個實施例中，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括煤直接液化裝置，該煤直接液化裝置在煤直
接液化工藝下，利用所述水分解所得的氫氣將煤轉(zhuǎn)化為第二液態(tài)產(chǎn)品，并獲得副產(chǎn)物煤渣。 在一個實施例中，所述副產(chǎn)物煤渣用于煤氣化制合成氣裝置中生產(chǎn)合成氣。 在一個實施例中，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括第一 甲烷合成裝置，該第一 甲烷合成裝置
利用所述水解裝置中獲得的氧氣將煤或生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成甲烷，同時獲得副產(chǎn)物二氧化碳和一
氧化碳。 在一個實施例中，所述副產(chǎn)物二氧化碳和一氧化碳用來輸送到所述第一甲醇合成 裝置中用以合成第一甲醇。 在一個實施例中，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括第二甲烷合成裝置，該第二甲烷合成裝置 利用所述水解裝置中獲得的氫氣和所述第一甲烷合成裝置的副產(chǎn)物一氧化碳合成甲烷。
本發(fā)明的另一方面提供了一種利用核能水解獲得的氫氣和氧氣、工業(yè)過程或人類 生活中產(chǎn)生的二氧化碳和/或煤以及生物質(zhì)等含碳物質(zhì)來生產(chǎn)碳酸二甲酯、合成天然氣等 多種重要的氣、液產(chǎn)品的方法。 在一個實施例中，所述方法包括以下步驟利用核能將水分解為氫氣和氧氣，用二 氧化碳和所述水解所得的氫氣生產(chǎn)第一甲醇，用二氧化碳和第三甲醇生產(chǎn)碳酸二甲酯，所 述第三甲醇包括至少部分所述第一甲醇。 在一個實施例中，所述方法進(jìn)一步包括用天然氣、生物質(zhì)和煤中的一個或多個生 產(chǎn)合成氣。 在一個實施例中，所述方法進(jìn)一步包括利用至少部分所述合成氣制第二甲醇，其 中，所述第三甲醇包括至少部分所述第二甲醇。 在一個實施例中，所述方法進(jìn)一步包括通過費托合成將至少部分所述合成氣轉(zhuǎn) 化為第一液態(tài)產(chǎn)品。 在一個實施例中，所述方法進(jìn)一步包括利用所述水分解所得的氫氣對所述第一 液態(tài)產(chǎn)品進(jìn)行加氫處理。
在一個實施例中，所述方法進(jìn)一步包括在煤直接液化工藝下，利用所述水分解所
得的氫氣將煤直接轉(zhuǎn)化為第二液態(tài)產(chǎn)品，并獲得副產(chǎn)物煤渣。
在一個實施例中，所述方法進(jìn)一步包括將所述煤渣用于生產(chǎn)合成氣。 在一個實施例中，所述方法進(jìn)一步包括利用所述水分解所得的氫氣對所述第二
液態(tài)產(chǎn)品進(jìn)行加氫處理。 在一個實施例中，所述方法進(jìn)一步包括利用所述水解裝置中獲得的氧氣將煤或 生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成甲烷，并獲得副產(chǎn)物二氧化碳和一氧化碳。 在一個實施例中，所述方法進(jìn)一步包括將所述副產(chǎn)物二氧化碳和一氧化碳輸送 到所述第一甲醇合成裝置中用以合成第一甲醇。 在一個實施例中，所述方法進(jìn)一步包括用所述副產(chǎn)物一氧化碳和所述水解裝置 中獲得的氫氣合成甲烷。


圖1是本發(fā)明的一個實施例的示意圖。
圖2是本發(fā)明的另一個實施例的示意圖。
圖3是本發(fā)明的另一個實施例的示意圖。
圖4是本發(fā)明的另一個實施例的示意圖。
具體實施方式

如圖1所示，在一個實施例中，一種利用核能水解產(chǎn)物和二氧化碳生產(chǎn)氣、液產(chǎn)品 的系統(tǒng)200包括可利用核能將水分解為氫氣和氧氣的水解裝置201、用二氧化碳和所述 水解裝置201中獲得的氫氣生產(chǎn)甲醇的甲醇合成裝置203、以及用二氧化碳和所述甲醇合 成裝置203中生產(chǎn)的甲醇來生產(chǎn)碳酸二甲酯(Dimethyl Carbonate, DMC)的DMC合成裝置 205。 在水解裝置201中實現(xiàn)的是以水為原料制取氫氣和氧氣的過程，該過程是氫與氧 燃燒生成水的逆過程，因此只要提供一定形式的能量(包括電能、熱能、光能等)，即可使水 分解。比如，目前應(yīng)用較廣且比較成熟的方法之一是電解水制氫，即通過電能使水分解制得 氫氣，效率一般在75 85%，其工藝過程簡單，無污染。另外一種方法是熱化學(xué)循環(huán)分解 水制氫，如美國通用原子能公司(GA公司)提出的熱化學(xué)碘硫循環(huán)制氫，詳見美國專利US 4，127，644，US 4， 089， 940和US 4， 089,939。這些方法都需要大量的能量，其可由各種一次 能源提供，包括礦物燃料、核能、太陽能、水能、風(fēng)能及海洋能等等。其中，核能可以提供低成 本的電能、熱能和其它多種形式的能量供水解制氫過程使用，比如，美國專利US 5， 650， 051 揭示，可以用核反應(yīng)器放射出的Y射線為水解制氫提供能量。 系統(tǒng)200中的水解裝置201通過核能供電、供熱(如由高溫氣冷堆供熱)等方式提 供水解能量，實現(xiàn)清潔無污染的水解制氫過程。在一個實施例中，水解裝置201中的水解制 氫氣和氧氣的能量來自核反應(yīng)堆100所提供電能、余/廢熱或(和)其它形式的能量。該 裝置201內(nèi)發(fā)生的主要反應(yīng)為
2H20 — 2H2+02 其中，反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣的一部分或全部通入甲醇合成裝置203中用來合成甲醇。
甲醇合成裝置203以二氧化碳和氫氣為原料合成甲醇。該裝置203內(nèi)發(fā)生的主要 反應(yīng)為二氧化碳和氫氣反應(yīng)生成甲醇和水，反應(yīng)式可表示為
C02+3H2 — CH3OH+H20 其中，輸入到所述甲醇合成裝置203中的二氧化碳可以是來源于任何工業(yè)過程或 人類生活所產(chǎn)生的二氧化碳廢氣，比如，來源于火電廠產(chǎn)生的廢氣、煤液化過程所排放的氣 體等等，也可以是系統(tǒng)內(nèi)其他裝置或過程中產(chǎn)生的二氧化碳廢氣。 該甲醇合成裝置203中生成的甲醇輸送到DMC合成裝置205中用來合成匿C，生成 的水可輸送到水解裝置201中用來電解生成氫氣和氧氣。 DMC合成裝置205以甲醇和二氧化碳為原料合成匿C，該裝置205內(nèi)發(fā)生的主要反 應(yīng)為甲醇和二氧化碳反應(yīng)生成DMC和水，反應(yīng)式可表示為
2CH30H+C02 — (CH30) 2CO+H20 該過程還可進(jìn)一步利用核反應(yīng)堆100所提供的電能以及余/廢熱等，降低生產(chǎn)成 本。 在一個實施例中，所述以甲醇和二氧化碳合成DMC的過程包括兩個步驟，第一步是二氧化碳和氨發(fā)生反應(yīng)生成尿素和水，第二步是尿素和甲醇發(fā)生尿素醇解反應(yīng)生成DMC
和氨，反應(yīng)式可分別表示為 C02+2NH3 — CO (NH2) 2+H20 CO (NH2) 2+2CH30H — (CH30) 2C0+2NH3 所述甲醇合成裝置203中的甲醇合成過程和DMC合成裝置205中的DMC合成過程 均消耗二氧化碳。在一個實施例中，由所述系統(tǒng)200獲得的匿C中的碳原子可以全部來自 于二氧化碳。 通過綜合控制所述水解裝置201、甲醇合成裝置203和DMC合成裝置205中各反應(yīng) 的量，系統(tǒng)200可實現(xiàn)一個理想的反應(yīng)過程，即以水和二氧化碳為原料生產(chǎn)匿C，同時獲得 氧氣，該反應(yīng)過程可表示為
3C02+3H20— (CH30) 2C0+302 其中，生成的氧氣可用于任何其他需要氧氣的生產(chǎn)過程。 如圖2所示，在另一實施例中，一種利用核能水解產(chǎn)物和二氧化碳生產(chǎn)氣、液產(chǎn)品 的系統(tǒng)300包括可利用核能將水分解為氫氣和氧氣的水解裝置301、用二氧化碳和所述水 解裝置301中獲得的氫氣生產(chǎn)甲醇的第一甲醇合成裝置303、以及用二氧化碳和甲醇生產(chǎn) 碳酸二甲酯的匿C合成裝置305、天然氣制合成氣裝置307、生物質(zhì)制合成氣裝置309、煤氣 化制合成氣裝置311、用合成氣來生產(chǎn)甲醇的第二甲醇合成裝置313、費托合成裝置315、以 及煤直接液化裝置317。 其中，水解裝置301以核反應(yīng)堆IOO提供的電能和(或)余/廢熱實現(xiàn)水的電解， 制得氫氣和氧氣，氫氣一部分輸送到第一甲醇合成裝置303用以合成甲醇，一部分可輸送 到第二甲醇合成裝置313或(和)費托合成裝置315中作原料，并用以調(diào)節(jié)氫碳比，另一部 分可輸送到煤直接液化裝置317用作煤直接液化的原料，而氧氣則可輸送到天然氣制合成 氣裝置307、生物質(zhì)制合成氣裝置309或(和)煤氣化制合成氣裝置311用以制合成氣。
天然氣制合成氣裝置307、生物質(zhì)制合成氣裝置309和煤氣化制合成氣裝置311分 別用來將天然氣、生物質(zhì)(如薪柴、鋸未、麥秸、稻草、藻類)和煤轉(zhuǎn)化成合成氣，該生成的合 成氣輸送到第二甲醇合成裝置313或(和)費托合成裝置315中用作原料。
所述第二甲醇合成裝置313以合成氣為原料制甲醇，該裝置313內(nèi)的主要反應(yīng)為
一氧化碳與氫氣反應(yīng)生成甲醇，反應(yīng)式可表示為
C0+2H2 — CH3OH 該過程還可能產(chǎn)生部分二氧化碳副產(chǎn)物。 所述費托合成裝置315以合成氣為原料制第一液態(tài)產(chǎn)品，可能生成二氧化碳副產(chǎn) 物。 所述第一甲醇合成裝置303以二氧化碳和氫氣為原料制得甲醇。所述DMC合成裝 置305以二氧化碳和甲醇為原料制得匿C，其所用的甲醇可以包括第一 甲醇合成裝置303中 合成的甲醇、第二甲醇合成裝置313中合成的甲醇或其組合。所述第一甲醇合成裝置303 和匿C合成裝置305所需的二氧化碳可以來自于本系統(tǒng)300內(nèi)各裝置中產(chǎn)生的二氧化碳副 產(chǎn)物，也可來自于系統(tǒng)外任何其他來源的二氧化碳?xì)怏w。 所述煤直接液化裝置317在氫氣氣氛下將煤、生物質(zhì)等原料轉(zhuǎn)化為第二液態(tài)產(chǎn) 品，同時產(chǎn)生副產(chǎn)物煤渣。煤渣可輸送到煤氣化制合成氣裝置311中再次利用。
此外，所述水解裝置301所獲得氫氣還可用于對所述第一、第二液態(tài)產(chǎn)品進(jìn)行加 氫處理。 其中，有關(guān)所述合成氣制備、費托合成以及煤直接液化等過程的詳細(xì)描述可參見 本申請人于2008年11月14日提交的申請?zhí)枮?00810182143. 3的中國專利申請"整合型 煤液化方法"。 在其他實施例中，可根據(jù)具體情況對所述系統(tǒng)300中的一個或多個裝置進(jìn)行調(diào)
整，或刪減其中一個或多個裝置。比如，在一個實施例中，系統(tǒng)300可以只包括天然氣制合
成氣裝置307、生物質(zhì)制合成氣裝置309和煤氣化制合成氣裝置311中的一個或兩個用來制
合成氣。又比如，在一個實施例中，系統(tǒng)300中可將所有的合成氣用來制甲醇，而不包括費
托合成裝置315，或?qū)⑺械暮铣蓺馔ㄟ^費托合成用來制液態(tài)產(chǎn)品，而不包括第二甲醇合成
裝置313。當(dāng)然，所述系統(tǒng)300可根據(jù)具體情況和需要增加一個或多個其他裝置。 所述系統(tǒng)300整合了水解制氫和氧的過程、合成氣制備過程、費托合成過程和煤
直接液化過程等多個過程，有效利用了這些過程中可能排放的二氧化碳來生產(chǎn)匿C。不僅降
低了二氧化碳排放量，而且最大程度地利用了碳資源生產(chǎn)化工原料和能源。 如圖3所示，在又一個實施例中，一種用核能水解產(chǎn)物和二氧化碳生產(chǎn)氣、液產(chǎn)品
的系統(tǒng)400包括可利用核能將水分解為氫氣和氧氣的水解裝置401、用二氧化碳和所述水
解裝置401中獲得的氫氣生產(chǎn)甲醇的甲醇合成裝置403、用二氧化碳和所述甲醇合成裝置
403中獲得的甲醇來生產(chǎn)碳酸二甲酯的匿C合成裝置405、以及用煤或生物質(zhì)等含碳原料和
所述水解裝置401中獲得的氧氣生產(chǎn)甲烷的甲烷合成裝置407。 其中，水解裝置401以核反應(yīng)堆IOO提供的電能和(或)余/廢熱實現(xiàn)水的電解， 制得氫氣和氧氣，氫氣輸送到甲醇合成裝置403用以合成甲醇，氧氣一部分輸送到甲烷合 成裝置407中用以合成甲烷，剩余氧氣可用于系統(tǒng)400內(nèi)部或外部任何其他需要氧氣的生 產(chǎn)過程。 甲烷合成裝置407以含碳物質(zhì)、水和氧氣為原料合成高甲烷含量的氣體混合物。 在一個實施例中，含碳物質(zhì)主要是指除天然氣之外的其它含碳物質(zhì)，比如煤和生物質(zhì)等。在 所述甲烷合成裝置407中發(fā)生的主要反應(yīng)為含碳物質(zhì)、氧氣和水反應(yīng)生成二氧化碳、一氧 化碳和甲烷，其可表示為
4C+02+2H20 — C02+2C0+CH4 所述甲烷合成裝置407生成的二氧化碳可通入甲醇合成裝置403中用以合成甲 醇，也可通入到DMC合成裝置405中用于合成匿C，生成的一氧化碳通入到甲醇合成裝置 403中用以合成甲醇，而產(chǎn)物甲烷則輸出到收集裝置或下一處理環(huán)節(jié)(未圖示)中。
甲醇合成裝置403以二氧化碳、一氧化碳和氫氣為原料合成主要含甲醇的物質(zhì)。 該裝置403內(nèi)發(fā)生的兩個主要反應(yīng)為二氧化碳和氫氣反應(yīng)生成甲醇和水，一氧化碳和氫 氣反應(yīng)生成甲醇，反應(yīng)式分別表示為
C02+3H2 — CH3OH+H20
C0+2H2 — CH3OH 該甲醇合成裝置403中生成的甲醇輸送到DMC合成裝置405中用來合成碳酸二甲 酯。 DMC合成裝置405以甲醇和二氧化碳來合成碳酸二甲酯，并獲得副產(chǎn)物水。在一個實施例中，DMC合成裝置405中合成碳酸二甲酯的過程包括兩個步驟，第一步是二氧化碳和 氨發(fā)生反應(yīng)生成尿素和水，第二步是尿素和甲醇發(fā)生尿素醇解反應(yīng)生成DMC和氨。
所述甲醇合成裝置403和DMC合成裝置405中所用的二氧化碳可以是來自于甲烷 合成裝置407中生成的二氧化碳，也可以是來自系統(tǒng)400外部的二氧化碳，且該兩個裝置 403和405中生成的水可用于甲烷合成裝置407中用于合成甲烷，也可以用于水解裝置401 中用于制氫和氧。 在一實施例中，所述系統(tǒng)400還可以進(jìn)一步包括系統(tǒng)300中的利用水解獲得的氧 氣制合成氣以及其后續(xù)利用合成氣合成各種有用物質(zhì)的一系列裝置中的一部分和全部，以 進(jìn)一步充分利用所述水解裝置401中產(chǎn)生的氧氣，最大程度的減少對水解裝置401中獲得 氫氣和氧氣的浪費。 系統(tǒng)400可實現(xiàn)以煤等含碳原料、水和二氧化碳為原料生產(chǎn)甲烷和碳酸二甲酯這 兩種重要的化工原料和物質(zhì)。其中，甲烷是一種優(yōu)質(zhì)氣體燃料。傳統(tǒng)的甲烷合成方法釋放 大量二氧化碳，但系統(tǒng)400用于合成甲烷和碳酸二甲酯時不僅不會釋放二氧化碳，而且還 可能消耗大量其它工業(yè)過程排放的二氧化碳，既有利于解決溫室效應(yīng)問題，又能最大程度 地利用碳資源生產(chǎn)化工原料和能源。 如圖4所示，在又一個實施例中，一種用核能水解產(chǎn)物和二氧化碳生產(chǎn)氣、液產(chǎn)品 的系統(tǒng)500包括可利用核能將水分解為氫氣和氧氣的水解裝置501、用二氧化碳和所述水 解裝置501中獲得的氫氣生產(chǎn)甲醇的甲醇合成裝置503、用二氧化碳和所述甲醇合成裝置 503中獲得的甲醇來生產(chǎn)碳酸二甲酯的DMC合成裝置505、用煤或生物質(zhì)等含碳原料和所述 水解裝置501中獲得的氧氣生產(chǎn)甲烷并獲得副產(chǎn)物一氧化碳的第一甲烷合成裝置507、以 及用所述第一甲烷合成裝置507中獲得的副產(chǎn)物一氧化碳和所述水解裝置501中獲得的氫 氣生產(chǎn)甲烷的第二甲烷合成裝置509。 其中，水解裝置501以核反應(yīng)堆IOO提供的電能和(或)余/廢熱實現(xiàn)水的電解， 制得氫氣和氧氣，氫氣一部分輸送到甲醇合成裝置503用以合成甲醇，另一部分輸送到第 二甲烷合成裝置509中用來與一氧化碳反應(yīng)制取甲烷，氧氣一部分輸送到第一甲烷合成裝 置507中用以合成甲烷，剩余氧氣可用于系統(tǒng)500內(nèi)部或外部任何其他需要氧氣的生產(chǎn)過 程。 第一甲烷合成裝置507以含碳物質(zhì)、水和氧氣為原料合成高甲烷含量的氣體混合 物。在一個實施例中，含碳物質(zhì)主要是指除天然氣之外的其它含碳物質(zhì)，比如煤和生物質(zhì) 等。在所述第一甲烷合成裝置507中發(fā)生的主要反應(yīng)為含碳物質(zhì)、氧氣和水反應(yīng)生成二氧 化碳、一氧化碳和甲烷，其反應(yīng)式可表示為
4C+02+2H20 — C02+2C0+CH4 其中生成的二氧化碳可通入到甲醇合成裝置503中用以合成甲醇，也可通入到
DMC合成裝置505中用以合成碳酸二甲酯，生成的一氧化碳通入第二甲烷合成裝置509中用
以合成甲烷，而產(chǎn)物甲烷則輸出到收集裝置或下一處理環(huán)節(jié)(未圖示)中。 甲醇合成裝置503以二氧化碳和氫氣為原料合成主要含甲醇的物質(zhì)。該裝置503
內(nèi)發(fā)生的主要反應(yīng)為二氧化碳和氫氣反應(yīng)生成甲醇和水，其反應(yīng)式可表示為 C02+3H2 — CH3OH+H20 該甲醇合成裝置503中生成的甲醇輸送到DMC合成裝置505中用來合成碳酸二甲酯。 DMC合成裝置505以甲醇和二氧化碳來合成碳酸二甲酯，并獲得副產(chǎn)物水。在一個
實施例中，DMC合成裝置505中合成碳酸二甲酯的過程包括兩個步驟，第一步是二氧化碳和
氨發(fā)生反應(yīng)生成尿素和水，第二步是尿素和甲醇發(fā)生尿素醇解反應(yīng)生成DMC和氨。 所述甲醇合成裝置503和DMC合成裝置505中所用的二氧化碳可以是來自于第一
甲烷合成裝置507中生成的二氧化碳，也可以是來自系統(tǒng)500外部的二氧化碳。 第二甲烷合成裝置509以第一甲烷合成裝置507中獲得的一氧化碳和水解裝置
501中獲得的氫氣為原料合成甲烷。該裝置509中發(fā)生的主要反應(yīng)為一氧化碳和氫氣反
應(yīng)生成甲烷和水，其反應(yīng)式可表示為 C0+3H2 — CH4+H20 所獲得的甲烷可與第一甲烷合成裝置507中獲得的甲烷一起輸出到收集裝置或 下一處理環(huán)節(jié)。 所述甲醇合成裝置503、 DMC合成裝置505、以及第二甲烷合成裝置509中生成的 水可用于第一甲烷合成裝置507中用于合成甲烷，也可以用于水解裝置501中用于制氫氣 和氧氣。 在一實施例中，所述系統(tǒng)500還可以進(jìn)一步包括系統(tǒng)300中的利用水解獲得的氧 氣制合成氣以及其后續(xù)利用合成氣合成各種有用物質(zhì)的一系列裝置中的一部分和全部，以 進(jìn)一步充分利用所述水解裝置501中產(chǎn)生的氧氣，最大程度的減少對水解裝置501中獲得 氫氣和氧氣的浪費。 系統(tǒng)500可實現(xiàn)以煤等含碳原料、水和二氧化碳為原料生產(chǎn)甲烷和碳酸二甲酯這 兩種重要的化工原料和物質(zhì)，其過程不僅不會釋放二氧化碳，而且還可能消耗大量其它工 業(yè)過程排放的二氧化碳，既有利于解決溫室效應(yīng)問題，又能最大程度地利用碳資源生產(chǎn)化 工原料和能源。 此外，所述各實施例中，也可以通過核能對水解裝置外的其他裝置提供能量，在一
個實施例中，可以根據(jù)需要通過核反應(yīng)堆ioo對其他裝置提供適當(dāng)能量，以便最大程度利
用核能，降低生產(chǎn)成本。
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權(quán)利要求
一種利用核能水解產(chǎn)物和二氧化碳生產(chǎn)氣、液產(chǎn)品的系統(tǒng)，包括可利用核能將水分解為氫氣和氧氣的水解裝置、利用二氧化碳和從所述水解裝置中獲得的氫氣生產(chǎn)第一甲醇的第一甲醇合成裝置、和利用二氧化碳和第三甲醇生產(chǎn)碳酸二甲酯的碳酸二甲酯合成裝置，其中，所述第三甲醇包括至少部分所述第一甲醇。
2. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括生產(chǎn)合成氣的裝置，所 述生產(chǎn)合成氣的裝置可以是天然氣制合成氣裝置、生物質(zhì)制合成氣裝置和煤氣化制合成氣 裝置中的一個或多個的組合。
3. 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括第二甲醇合成裝置，用 來將至少部分所述合成氣轉(zhuǎn)化為第二甲醇，其中，所述第三甲醇包括至少部分所述第二甲 醇。
4. 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括費托合成裝置，用來將 至少部分所述合成氣轉(zhuǎn)化為第一液態(tài)產(chǎn)品。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括煤直接液化裝置， 該煤直接液化裝置在煤直接液化工藝下，利用所述水分解所得的氫氣將煤轉(zhuǎn)化為第二液態(tài) 產(chǎn)品，并獲得副產(chǎn)物煤渣。
6. 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于所述副產(chǎn)物煤渣用于煤氣化制合成氣裝置 中生產(chǎn)合成氣。
7. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括第一甲烷合成裝置，該 第一甲烷合成裝置利用所述水解裝置中獲得的氧氣將煤或生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成甲烷，同時獲得副 產(chǎn)物二氧化碳和一氧化碳。
8. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于所述副產(chǎn)物二氧化碳和一氧化碳用來輸送 到所述第一甲醇合成裝置中用以合成第一甲醇。
9. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括第二甲烷合成裝置，該 第二甲烷合成裝置利用所述水解裝置中獲得的氫氣和所述第一甲烷合成裝置的副產(chǎn)物一 氧化碳合成甲烷。
10. —種利用核能水解產(chǎn)物和二氧化碳生產(chǎn)氣、液產(chǎn)品的方法，包括以下步驟 可利用核能將水分解為氫氣和氧氣； 用二氧化碳和所述水解所得的氫氣生產(chǎn)第一甲醇；用二氧化碳和第三甲醇生產(chǎn)碳酸二甲酯，所述第三甲醇包括至少部分所述第一甲醇。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于所述方法進(jìn)一步包括用天然氣、生物質(zhì) 和煤中的一個或多個生產(chǎn)合成氣。
12. 如權(quán)利要求ll所述的方法，其特征在于所述方法進(jìn)一步包括利用至少部分所述 合成氣制第二甲醇，其中，所述第三甲醇包括至少部分所述第二甲醇。
13. 如權(quán)利要求ll所述的方法，其特征在于所述方法進(jìn)一步包括通過費托合成將至 少部分所述合成氣轉(zhuǎn)化為第一液態(tài)產(chǎn)品。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于所述方法進(jìn)一步包括利用所述水分解所 得的氫氣對所述第一液態(tài)產(chǎn)品進(jìn)行加氫處理。
15. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于所述方法進(jìn)一步包括在煤直接液化工藝 下，利用所述水分解所得的氫氣將煤直接轉(zhuǎn)化為第二液態(tài)產(chǎn)品，并獲得副產(chǎn)物煤渣。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于所述方法進(jìn)一步包括將所述煤渣用于生 產(chǎn)合成氣。
17. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于所述方法進(jìn)一步包括利用所述水分解所 得的氫氣對所述第二液態(tài)產(chǎn)品進(jìn)行加氫處理。
18. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于所述方法進(jìn)一步包括利用所述水解裝置 中獲得的氧氣將煤或生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成甲烷，并獲得副產(chǎn)物二氧化碳和一氧化碳。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于所述方法進(jìn)一步包括將所述副產(chǎn)物二氧 化碳和一氧化碳輸送到所述第一甲醇合成裝置中用以合成第一甲醇。
20. 如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于所述方法進(jìn)一步包括用所述副產(chǎn)物一氧 化碳和所述水解裝置中獲得的氫氣合成甲烷。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種利用核能水解產(chǎn)物和二氧化碳生產(chǎn)氣、液產(chǎn)品的系統(tǒng)，其包括可利用核能將水分解為氫氣和氧氣的水解裝置、用二氧化碳和所述水解所得的氫氣生產(chǎn)甲醇的甲醇合成裝置、以及用二氧化碳和甲醇生產(chǎn)碳酸二甲酯的碳酸二甲酯合成裝置。本發(fā)明還相應(yīng)地提供了一種利用核能水解產(chǎn)物和二氧化碳生產(chǎn)氣、液產(chǎn)品的方法。本發(fā)明所提供的系統(tǒng)和方法可以有效利用核能水解獲得的氫氣和氧氣、工業(yè)過程或人類生活中產(chǎn)生的二氧化碳和/或煤以及生物質(zhì)等含碳物質(zhì)來生產(chǎn)碳酸二甲酯(DMC)、合成天然氣(SNG)等多種重要的氣、液產(chǎn)品，并且可以實現(xiàn)綠色無污染的生產(chǎn)過程。
文檔編號C07C31/04GK101759567SQ20091000334
公開日2010年6月30日 申請日期2009年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月16日
發(fā)明者權(quán)華 申請人:亞申科技研發(fā)中心(上海)有限公司