本發明涉及化工基礎原料技術領域，具體涉及一種二氧化碳催化合成新能源碳氫物質的裝置及方法。
背景技術：
化工基礎原料碳氫物質是指co、h2的混合氣，它按一定的c/h比可以合成甲醇、二甲醚、工業可燃氣、甲烷、液體燃料、汽油、柴油及其它化工產品，是化學工業的基礎原料。co+h2合成氣是以氫氣、一氧化碳為主要組分供化學合成用的一種原料氣。由含碳礦物質如煤、石油、天然氣以及焦爐煤氣、煉廠氣、污泥和生物質等轉化而得。生物質和污泥在熱解或者氣化時也會產生大量的合成氣，從形成的氣體成分區分的，按合成氣的不同來源、組成和用途，它們也可稱為煤氣、合成氨原料氣、甲醇合成氣(見甲醇)等。合成氣的原料范圍極廣，生產方法甚多，用途不一，組成(體積％)有很大差別。
co+h2合成氣的來源多種多樣：1、蒸汽轉化：此法以天然氣或輕質油為原料，與水蒸氣反應制取合成氣。2、天然氣蒸汽轉化：主要工藝參數是溫度、壓力和水蒸氣配比。由于此反應是較強的吸熱反應，故提高溫度可使平衡常數增大，反應趨于完全。壓力升高會降低平衡轉化率。但由于天然氣本身帶壓，合成氣在后處理及合成反應中也需要一定壓力，在轉化以前將天然氣加壓又比轉化后加壓經濟上有利，因此普遍采用加壓操作，同時增加水蒸氣用量以提高甲烷轉化率。高水蒸氣用量也可防止催化劑上積炭。
由此可見，目前科學技術采用由煤制合成氣，化石原料制合成氣，天然氣制合成氣和生物質制合成氣，它們都需要依賴地球下的化石資源。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種以二氧化碳(co2)為原料，通過催化、合成轉化為所需要碳氫比的碳氫化合物─co+2h2混合氣，然后通過變換合成甲烷、甲醇、制氫以及合成汽油、柴油及其它化工產品的二氧化碳催化合成新能源碳氫物質的裝置及方法。
為了解決背景技術所存在的問題，本發明是采用以下技術方案：本發明提供一種二氧化碳催化合成新能源碳氫物質的裝置，它包含co+2h2混合氣種子罐、減壓閥一、聚合反應器、輸出閥、減壓閥二、減壓閥三、加氫氫化反應器、水冷器、氣液分離器、氣體緩沖罐、減壓閥四及氣體循環泵，co+2h2混合氣種子罐的輸出口依次連接減壓閥一和聚合反應器，聚合反應器通過ch4+2h2混合氣輸出管道依次連接輸出閥和減壓閥二，減壓閥二輸出ch4+2h2原料；二氧化碳原料通過減壓閥三輸入加氫氫化反應器，且聚合反應器與加氫氫化反應器連接；加氫氫化反應器依次連接水冷器和氣液分離器，氣液分離器將氣體輸送至氣體緩沖罐，氣體緩沖罐連接減壓閥四，減壓閥四輸出co+2h2原料；氣體緩沖罐的氣體出口連接氣體循環泵，氣體循環泵連接至co+2h2混合氣種子罐的輸入口。
本發明還提供一種二氧化碳催化合成新能源碳氫物質的方法，它包含如下反應過程：
co+2h2混合氣種子罐內儲存有co+2h2混合氣，混合氣的成分為：
co33.3％；h266.6％；
混合氣在室溫下，氣體壓力為≥0.5mpa，經減壓閥一減壓至0.3mpa進入聚合反應器，在200℃的溫度下，co+2h2在聚合反應器f-1催化劑上發生聚合反應，化學方程式表示：
接著ch4+2h2+h2o混合氣與外部輸入的二氧化碳原料經減壓閥三進入加氫氫化反應器，在250℃的溫度下，co2+ch4+2h2+h2o在加氫氫化反應器內的催化劑上發生反應：
化學反應式：
熱混合氣經水冷器冷卻，進入氣液分離器分離出反應生成的水，2co+4h2氣體進入氣體緩沖罐，一部分經減壓閥四輸出作為化工碳氫化合物基礎材料，一部分經氣體出口與氣體循環泵入口相接，氣體被壓縮至co+2h2混合氣種子罐，經減壓閥一、聚合反應器轉化為ch4+2h2+h2o，經ch4+2h2混合氣輸出管道、輸出閥、減壓閥二提供ch4+2h2合成甲烷的原料至合成甲烷工廠使用；
從聚合反應器出口的ch4+2h2+h2o混合氣同時進入加氫氫化反應器、水冷器、氣液分離器、氣體緩沖罐、氣體出口、氣體循環泵，進入co+2h2混合氣種子罐，氣體循環泵的不斷循環，消耗了外部的二氧化碳原料，而產出的是ch4+2h2原料或co+2h2原料，得到低成本的ch4+2h2原料或co+2h2原料的化工基礎原料。
采用上述技術方案后，本發明具有以下有益效果：
本發明以二氧化碳(co2)為原料，通過催化、合成轉化為所需要碳氫比的碳氫化合物─co+2h2混合氣，然后通過變換合成甲烷、甲醇、制氫以及合成汽油、柴油及其它化工產品。二氧化碳轉化為碳氫化合物時，需要消耗的是co2和水蒸氣，得到低成本的新能源碳氫化工基礎原料。可以生產不同碳氫比的co和h2的碳氫物質，用來合成甲醇、甲烷、制氫、合成油(gtl)以及合成化工原料。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明的裝置結構示意圖；
附圖標記：
1—co+2h2混合氣種子罐；2—減壓閥一；3—聚合反應器；4—ch4+2h2混合氣輸出管道；5—輸出閥；6—減壓閥二；7—二氧化碳原料；8—減壓閥三；9—加氫氫化反應器；10—水冷器；11—氣液分離器；12—氣體緩沖罐；13—減壓閥四；14—氣體出口；15—氣體循環泵；16—ch4+2h2原料；17—co+2h2原料。
具體實施方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合具體實施方式，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施方式僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
請參閱圖1，本具體實施方式采用以下技術方案：首先提供一種二氧化碳催化合成新能源碳氫物質的裝置，它包含co+2h2混合氣種子罐1、減壓閥一2、聚合反應器3、ch4+2h2混合氣輸出管道4、輸出閥5、減壓閥二6、二氧化碳原料7、減壓閥三8、加氫氫化反應器9、水冷器10、氣液分離器11、氣體緩沖罐12、減壓閥四13、氣體出口14和氣體循環泵15，co+2h2混合氣種子罐1的輸出口依次連接減壓閥一2和聚合反應器3，聚合反應器3通過ch4+2h2混合氣輸出管道4依次連接輸出閥5和減壓閥二6，減壓閥二6輸出ch4+2h2原料16；二氧化碳原料7通過減壓閥三8輸入加氫氫化反應器9，且聚合反應器3與加氫氫化反應器9連接；加氫氫化反應器9依次連接水冷器10和氣液分離器11，氣液分離器11將氣體輸送至氣體緩沖罐12，氣體緩沖罐12連接減壓閥四13，減壓閥四13輸出co+2h2原料17；氣體緩沖罐12的氣體出口14連接氣體循環泵15，氣體循環泵15連接至co+2h2混合氣種子罐1的輸入口。
其次還提供一種二氧化碳催化合成新能源碳氫物質的方法，它包含如下反應過程：
co+2h2混合氣種子罐1內儲存有co+2h2混合氣，混合氣的成分為：
co33.3％；h266.6％；
混合氣在室溫下，氣體壓力為≥0.5mpa，經減壓閥一2減壓至0.3mpa進入聚合反應器3，在200℃的溫度下，co+2h2在聚合反應器3內f-1催化劑上發生聚合反應，化學方程式表示：
接著ch4+2h2+h2o混合氣與外部輸入的二氧化碳原料7經減壓閥三8進入加氫氫化反應器9，在250℃的溫度下，co2+ch4+2h2+h2o在加氫氫化反應器9內的催化劑上發生反應：
化學反應式：
熱混合氣經水冷器10冷卻，進入氣液分離器11分離出反應生成的水，2co+4h2氣體進入氣體緩沖罐12，一部分經減壓閥四13輸出作為化工碳氫化合物基礎材料，一部分經氣體出口14與氣體循環泵15入口相接，氣體被壓縮至co+2h2混合氣種子罐1，經減壓閥一2、聚合反應器3轉化為ch4+2h2+h2o，經ch4+2h2混合氣輸出管道4、輸出閥5、減壓閥二6提供ch4+2h2合成甲烷的原料至合成甲烷工廠使用；
從聚合反應器3出口的ch4+2h2+h2o混合氣同時進入加氫氫化反應器9、水冷器10、氣液分離器11、氣體緩沖罐12、氣體出口14、氣體循環泵15，進入co+2h2混合氣種子罐1，氣體循環泵15的不斷循環，消耗了外部的二氧化碳原料，而產出的是ch4+2h2原料16或co+2h2原料17，得到低成本的ch4+2h2原料16或co+2h2原料17的化工基礎原料。
本發明的反應原理：
co+2h2混合氣種子罐1內的co+2h2混合氣在聚合反應器3反應被轉化為ch4+2h2+h2o，生成物的氫在數量上被增加，反應式：
ch4+2h2外加co2在加氫氫化反應器9內被轉化為2co+4h2，生成物的碳氫在數量上被增加：
生成物2co+4h2通過壓縮機循環至反應(1)、(2)，生成更多的co和h2碳氫化合物。循環反應使碳氫物質被成倍增加，反應式為：
如此循環，生成更多的co和h2碳氫化合物，在循環過程中僅需要外部的co2及時補給；按照反應式(1)、(2)，co+2h2被增加為2co+4h2，消耗的是外部輸入的co2.以來源豐富、價格低廉的co2為原料轉化為co+h2碳氫化工基礎原料被產生，這是由“一生二”的效果。這個原料的資源是co2，而不是地球地下ch資源，是自然界co2的循環與利用的一個方法。
對于本領域技術人員而言，顯然本發明不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發明內。
此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。