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CN117867522A - 一种合成气和碳酸氢盐联产系统和联产方法 - Google Patents

一种合成气和碳酸氢盐联产系统和联产方法 Download PDF

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CN117867522A
CN117867522A CN202311776421.9A CN202311776421A CN117867522A CN 117867522 A CN117867522 A CN 117867522A CN 202311776421 A CN202311776421 A CN 202311776421A CN 117867522 A CN117867522 A CN 117867522A
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张磊
孙雨宁
谢连华
张孟麒
戚鸣
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Shanghai Orange Oxygen Technology Co ltd
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Abstract

本发明属于二氧化碳中和利用技术领域，公开了一种合成气和碳酸氢盐联产系统和联产方法，以二氧化碳和低价值的碱溶液为原料，实现合成气和碳酸氢盐的联产，其同时实现二氧化碳的中和利用；其联产系统主要包括气体供给装置、液体循环装置、电解装置和产品收集装置，其联产方法包括气液体循环过程，电解过程和分离过程。本发明以较低价值的碱溶液和二氧化碳为原料，实现不同氢气/一氧化碳比例的合成气可控合成；同时，生成具有高价值的氧气和碳酸氢盐等高价值化学品，覆盖反应成本，提高经济价值。另一方面，也能有效实现二氧化碳的转化和利用，环境资源友好。

Description

一种合成气和碳酸氢盐联产系统和联产方法
技术领域
本发明属于二氧化碳中和利用技术领域，具体地说，是涉及一种合成气和碳酸氢盐联产系统和联产方法。
背景技术
二氧化碳捕集、利用和封存技术(Carbon Capture,Utilization and Storage，简称CCUS)作为限制二氧化碳排放的一种有效及可持续方法，逐渐受到人们的重视。然而由于缺乏有效的CO2转化途径，目前CO2经捕集后的主要去向一是直接利用于饮料、采矿等行业，二是地下填埋贮存，最终依然会排放进入大气。因此，如何直接利用二氧化碳或将其转化为更有价值的产品就显得尤为重要。
合成气是以氢气、一氧化碳为主要组分供化学合成用的一种原料气，不同氢气/一氧化碳比例的合成气在化工领域中有不同的应用价值。目前，目前大多数合成气制备工艺是以处理天然气和煤这两种原料的工艺为基础发展起来的。但天然气转化制备合成气工艺过程存在投资高、对天然气价格敏感、催化剂昂贵和高温易失活等缺点。煤气化则会引起环境污染和资源消耗。所以，二氧化碳电还原制合成气因其不会对环境造成污染，具有理想的应用条件而被应用于二氧化碳的资源化利用。
而值得注意的是，目前针对于二氧化碳电催化还原制备合成气的方法往往采用金银等贵金属催化剂，同时，消耗较昂贵的电解液原料或使用较为复杂的膜电极的制备工艺，增加了反应成本，而合成气产品本身的价值无法覆盖这一反应成本，使得合成气制备的工业化实际应用存在较大的问题。
因此，在制备合成气的同时达到其他高价值化学品的联产。
发明内容
本发明基于在解决二氧化碳的中和利用的同时有效提高经济性的技术目的，提供了一种合成气和碳酸氢盐联产系统和联产方法，以二氧化碳和低价值的碱溶液为原料，能够完成合成气和碳酸氢盐的联产和分离，并且实现二氧化碳的有效中和利用。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：
根据本发明的一个方面，提供了一种合成气和碳酸氢盐联产系统，包括气体供给装置、液体循环装置、电解装置和产品收集装置；
所述气体供给装置包括CO2气源和转子流量计；
所述液体循环装置阴极循环泵、阳极循环泵、阴极气液分离罐、阳极气液分离罐、阴极补液泵、阳极补液泵、阴极补液箱、阳极补液箱；所述阴极气液分离罐和所述阴极补液箱中储有去离子水，所述阳极气液分离罐和所述阳极补液箱中储有碱溶液；
所述电解装置包括直流电源和电解单元，所述直流电源用于为所述电解单元提供电力能源；所述电解单元包括阴极室、阳极室、离子交换膜；所述阴极室内设有阴极催化电极并储有阴极液体，阴极催化电极用于催化水和CO2的还原反应生成合成气，所述阴极液体能够吸收CO2并结合溶液中的金属离子，形成碳酸氢盐；所述阳极室内设有阳极催化电极并储有阳极液体，所述阳极催化电极用于催化碱溶液氧化反应生成氧气，所述阳极液体能够被催化发生氧化反应生成氧气；
所述产品收集装置包括阴极溢液收集罐、阳极溢液收集罐、烘干装置、碳酸氢盐收集装置、合成气收集装置、氧气收集装置；
所述CO2气源通过所述转子流量计与所述阴极室的阴极进气口相连接，所述阴极室的阴极进液口通过所述阴极循环泵与所述阴极气液分离罐的出液口相连接；所述阴极循环泵通过另一支路与所述转子流量计与所述阴极进气口之间的管路连通，用于进行CO2气体的润湿；所述阴极室的阴极气液出口与所述阴极气液分离罐的进液口相连接；所述阴极补液箱通过所述阴极补液泵与所述阴极气液分离罐的进液口相连接；所述阴极气液分离罐的溢流口与所述阴极溢液收集罐的入口相连接，所述阴极气液分离罐的出气口与所述合成气收集装置相连接；所述阴极溢液收集罐的出口连接所述烘干装置的进口，所述烘干装置的出口与所述碳酸氢盐收集装置相连接；
所述阳极室的阳极进液口通过阳极循环泵与所述阳极气液分离罐的出液口相连接，所述阳极室的阳极气液出口与所述阳极气液分离罐的进液口相连接；所述阳极补液箱通过所述阳极补液泵与所述阳极气液分离罐的进液口相连接；所述阳极气液分离罐的溢流口与所述阳极溢液收集罐相连接；所述阳极气液分离罐的出气口与所述氧气收集装置相连接。
进一步地，所述阴极催化电极由导电基体和阴极催化剂组成，所述导电基体为泡沫镍、泡沫铜、泡沫锌、碳毡、碳布中的至少一种，所述阴极催化剂为Ag、Au、Zn、Cu、Ni、Fe中的至少一种；所述阳极催化电极为泡沫镍、泡沫铁、泡沫铜、泡沫钴、泡沫银中的至少一种。
进一步地，所述阳极溢液收集罐中存有低浓度碱溶液，取出与高浓度碱溶液混合至pH＝5～6mol/L后，能够倒入所述阳极补液箱重复使用。
进一步地，所述阴极循环泵与所述阴极室的阴极进液口之间的连接管路上设有压力传感器，所述阳极循环泵与所述阳极进液口之间的连接管路上设有压力传感器。
进一步地，所述阴极气液分离罐的溢流口高于其进液口，所述阳极气液分离罐溢流口高于其进液口。
根据本发明的另一个方面，提供了一种合成气和碳酸氢盐联产方法，以二氧化碳和低价值的碱溶液为原料，实现合成气和碳酸氢盐的联产，同时实现二氧化碳的中和利用；包括气液体循环过程，电解过程和分离过程：
所述气液体循环过程是二氧化碳和阴极液体分别通过转子流量计和阴极循环泵通入电解装置的阴极室内；同时，阳极液体通过阳极循环泵通入电解装置的阳极室内；阴极补液箱通过阴极补液泵向阴极气液分离罐进行液体补充；阳极补液箱通过阴极补液泵和阳极补液泵向阳极气液分离罐进行液体补充；
电解过程是通过对电解装置提供直流电，在电解装置的阴极室中，使二氧化碳和阴极液体被催化发生还原反应生成合成气，同时阴极液体吸收部分二氧化碳；在电解装置的阳极室内，阳极液体被催化发生氧化反应生成氧气；
分离过程是合成气和吸收了二氧化碳的阴极液体由电解装置的阴极室进入阴极气液分离罐，合成气经分离后收集，液体流进阴极溢液收集罐后，再经过烘干装置的干燥形成碳酸氢盐固体产物；同时，阳极液体和氧气进入阳极气液分离罐，液体流入阳极溢液收集罐进行回收，氧气经分离后收集。
优选地，所述阴极气液分离罐中的pH值为8～9，所述阳极气液分离罐中碱溶液的浓度为5～6mol/L。
优选地，所述阴极气液分离罐和所述阳极气液分离罐中分别设有加热器和温度传感器，使液体温度为45～55℃。
优选地，所述电解装置的电解压力为10kPa-10 MPa，所述电解装置发生反应时的电压为1.8-3.5V。
优选地，所述碱溶液为氢氧化钠和氢氧化钾，碱溶液中金属离子的浓度为1-8mol/L。
本发明的有益效果是：
本发明以较低价值的碱溶液和二氧化碳为原料，实现不同氢气/一氧化碳比例的合成气可控合成；同时，生成具有高价值的氧气和碳酸氢盐等高价值化学品，覆盖反应成本，提高经济价值。另一方面，也能有效实现二氧化碳的转化和利用，环境资源友好。
附图说明
图1为本发明的合成气和碳酸氢盐联产系统的结构示意图；
图2为本发明的联产系统中阴极气液分离罐的结构示意图；
图3为本发明的联产系统中阳极气液分离罐的结构示意图；
图4为本发明的联产系统中电解装置的结构示意图；
图5为本发明实施例所生成的碳酸氢钠(小苏打)的实物图；
图6为本发明实施例所生成的碳酸氢钠(小苏打)的红外光谱图。
图中：101-CO2气源；102-转子流量计；103-阴极循环泵；104-阳极循环泵；105-阴极气液分离罐；106-阳极气液分离罐；107-阴极补液泵；108-阳极补液泵；109-阴极补液箱；110-阳极补液箱；1051-阴极气液分离罐出气口；1052-阴极气液分离罐进液口；1053-阴极气液分离罐出液口；1054-阴极气液分离罐溢流口；1061-阳极气液分离罐出气口；1062-阳极气液分离罐进液口；1063-阳极气液分离罐出液口；1064-阳极气液分离罐溢流口；
2-电解装置；201-直流电源；202-阴极室；203-阳极室；204-阴极催化电极；205-阳极催化电极；206-离子交换膜；2021-阴极进气口；2022-阴极进液口；2023-阴极气液出口；2031-阳极进液口；2032-阳极气液出口；
301-阴极溢液收集罐；302-阳极溢液收集罐；303-烘干装置；304-碳酸氢盐收集装置；305-合成气收集装置；306-氧气收集装置。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明作进一步的详细描述，以下实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
如图1所示，本发明的实施例提供了一种合成气和碳酸氢盐联产系统，主要包括气体供给装置、液体循环装置、电解装置2和产品收集装置。
气体供给装置包括CO2气源101和转子流量计102，用于为系统提供可控流速的CO2气体原料。
液体循环装置，包括阴极液循环单元和阳极液循环单元。阴极液循环单元接收阴极室202的电解液并用于阴极液循环，阳极液循环单元接收阳极室203的电解液并用于阳极液循环。具体地，液体循环装置包括阴极循环泵103、阳极循环泵104、阴极气液分离罐105、阳极气液分离罐106、阴极补液泵107、阳极补液泵108、阴极补液箱109、阳极补液箱110，向电解装置2可控的输送必要的液体原料、进行气液产物分离、保证液体的循环和维持系统中液体原料的相对稳定。
其中，阴极气液分离罐105和阴极补液箱109中储有去离子水，阳极气液分离罐106和阳极补液箱110中储有碱溶液。
如图2所示，阴极气液分离罐105设置有阴极气液分离罐出气口1051、阴极气液分离罐进液口1052、阴极气液分离罐出液口1053、阴极气液分离罐溢流口1054。
由图3所示，阳极气液分离罐106设置有阳极气液分离罐出气口1061、阳极气液分离罐进液口1062、阳极气液分离罐出液口1063、阳极气液分离罐溢流口1064、阳极气液分离罐补液口1065。
如图4所示，电解装置2包括至少一个直流电源201和至少一个电解单元。
直流电源201用于为电解单元提供电力能源。
电解单元包括阴极室202、阳极室203、离子交换膜206。其中，阴极室202内设有阴极催化电极204，用于催化水和CO2的还原反应生成合成气。阴极室202设置有阴极进气口2021、阴极进液口2022、阴极气液出口2023。阳极室203设置有阳极进液口2031和阳极气液出口2032。
阴极催化电极204一般由导电基体和阴极催化剂组成，导电基体可以为泡沫镍、泡沫铜、泡沫锌、碳毡、碳布中的一种，阴极催化剂可以为Ag、Au、Zn、Cu、Ni、Fe中的一种或多种。
阳极室203内设有阳极催化电极205，用于催化碱溶液氧化反应生成氧气。
阳极催化电极205为泡沫镍、泡沫铁、泡沫铜、泡沫钴、泡沫银中的一种或多种。
在电解反应过程中，阴极液体吸收CO2并结合溶液中的金属离子，形成碳酸氢盐。电解单元2可以进行多层串联以满足更大产量的需求。
产品收集装置包括合成气、氧气、碳酸氢盐的分离、干燥和收集。具体地，产品收集装置包括阴极溢液收集罐301、阳极溢液收集罐302、烘干装置303、碳酸氢盐收集装置304、合成气收集装置305、氧气收集装置306，用于不同产品的收集和保存。其中，阴极溢液收集罐301中存有碳酸氢盐的饱和溶液，溶液取出后在烘干装置303中进行烘干得到固体粉末，由碳酸氢盐收集装置304进行收集和保存。阳极溢液收集罐302中存有低浓度碱溶液，取出后与高浓度碱溶液混合至pH＝5～6mol/L后，可倒入阳极补液箱110重复使用。
CO2气源101通过转子流量计102与阴极进气口2021相连接，阴极气液分离罐出液口1053通过阴极循环泵103与阴极进液口2022相连接，阴极循环泵103与阴极进液口2022之间的连接管路上还设有压力传感器。并且，阴极循环泵103通过另一支路与转子流量计102与阴极进气口2021之间的管路连通，用于进行CO2气体的润湿。
阴极气液出口2023与阴极气液分离罐进液口1052相连接，阴极气液分离罐溢流口1054与阴极溢液收集罐301相连接，阴极气液分离罐出气口1051与合成气收集装置305相连接。其中，阴极气液分离罐溢流口1054的位置应高于阴极气液分离罐进液口1052，以防止气体泄漏。
阴极补液箱109的出口通过阴极补液泵107与连接阴极气液分离罐进液口1052相连接，阴极补液箱109通过阴极补液泵107向阴极气液分离罐105中补充去离子水。
阳极气液分离罐出液口1063通过阳极循环泵104与阳极进液口2031相连接，阳极循环泵104与阳极进液口2031之间的连接管路上还设有压力传感器。
阳极气液出口2032与阳极气液分离罐进液口1062相连接，阳极气液分离罐溢流口1064与阳极溢液收集罐302相连接，阳极气液分离罐出气口1061与氧气收集装置306相连接。其中，阳极气液分离罐溢流口1064应高于阳极气液分离罐进液口1062，以防止气体泄漏。
阳极补液箱110的出口通过阳极补液泵108与阳极气液分离罐进液口1062相连接，阳极补液箱110通过阳极补液泵108向阳极气液分离罐106中补充碱溶液。
在生产合成气及碳酸氢盐时，向直流电源201施加电压，CO2气源101通过转子流量计102的控制，通过阴极进气口2021通入电解装置2的阴极室202中。阴极气液分离罐105中的阴极液体从阴极气液分离罐出液口1053排出，经由阴极循环泵103控制流速，由阴极进液口2022进入电解装置2，另有一支路液体用于润湿CO2气体。电解后，阴极室产生的气液和未反应完全的气液由阴极气液出口2023排出，经阴极气液分离罐进液口1052流入阴极气液分离罐105中。阴极气液分离罐105产生的合成气将通过阴极气液分离罐出气口1051排出，进入合成气收集装置305。液体满至阴极气液分离罐溢流口1054后，将溢流至阴极溢液收集罐301，随后进行烘干和收集。阳极气液分离罐106中的阳极液体从阳极气体分离罐出液口1063排出，经由阳极循环泵104控制流速，由阳极进液口2031进入电解装置2。电解后，阳极室203产生的气液和未反应完全的气液由阳极气液出口2032排出，经阳极气液分离罐进液口1062流入阳极气液分离罐106中。阳极气液分离罐106产生的氧气将通过阳极气液分离罐出气口1061排出，并进入氧气收集装置306。液体满至阳极气液分离罐溢流口1064后，将溢流至阳极溢液收集罐302。在此过程中，阴极补液箱109通过阴极补液泵107向阴极气液分离罐105中补充去离子水，阳极补液箱110通过阳极补液泵108向阳极气液分离罐106中补充碱溶液，以维持系统中溶液的稳定。
基于上述合成气和碳酸氢盐联产系统，本发明的实施例还提供了一种合成气和碳酸氢盐联产方法，以二氧化碳和低价值的碱溶液为原料，实现合成气和碳酸氢盐的联产，同时实现二氧化碳的中和利用；包括气液体循环过程，电解过程和分离过程。
气液体循环过程：将二氧化碳和阴极液体分别通过转子流量计102和阴极循环泵103通入电解装置2的阴极室202内；同时，阳极液体通过阳极循环泵104通入电解装置2的阳极室203内。阴极补液箱109和阳极补液箱110分别通过阴极补液泵107和阳极补液泵108向阴极气液分离罐105和阳极气液分离罐106中进行液体补充。
电解过程：为电解装置2提供直流电。在电解装置2的阴极室202中，二氧化碳和阴极液体被催化发生还原反应生成合成气，同时阴极液体吸收部分二氧化碳。在电解装置2的阳极室203内，阳极液体被催化发生氧化反应生成氧气。
分离过程：合成气和吸收了二氧化碳的阴极液体由电解装置2的阴极室202进入阴极气液分离罐105，合成气经分离后收集，液体流进阴极溢液收集罐301，再经过烘干装置303的干燥形成碳酸氢盐固体产物。同时，阳极液体和氧气进入阳极气液分离罐106，液体流入阳极溢液收集罐302进行回收，氧气经分离后收集。
在气液循环过程中，二氧化碳可以来自商业购买的二氧化碳或工业上的二氧化碳废气。优选地，二氧化碳流速为1-10L/min，阴极液体的流速为300-800mL/min，阳极液体的流速为100-500mL/min，阴极液体和阳极液体温度均为45-55℃。
作为一种优选的实施方式，阴极气液分离罐105中的pH值维持在8～9，阳极气液分离罐中碱溶液106的浓度维持在5～6mol/L。
作为一种优选的实施方式，在阴极气液分离罐105和阳极气液分离罐106中分别设有加热器和温度传感器，使液体温度维持在45～55℃。
电解过程中：电解装置2发生反应的环境温度稳定在30～40℃为佳。
阳极液体为碱溶液，阴极液体为去离子水。其中，碱溶液优选氢氧化钠和氢氧化钾，碱溶液中金属离子的浓度为1-8mol/L。当碱溶液为氢氧化钠时，对应的碳酸氢盐为碳酸氢钠(小苏打)，碱溶液为氢氧化钾时，对应的碳酸氢盐为碳酸氢钾。
作为一种优选的实施方式，电解装置2的电解压力为10kPa-10 MPa，电解装置2发生反应时的电压为1.8-3.5V。
分离过程中，合成气中氢气/一氧化碳的比例为1：2-3：1可控调节。
实施例1
阴极液为水，流速为450mL/min，阳极液为5mol/L的氢氧化钠，流速为600mL/min。二氧化碳通过转子流量计102进入电解装置2的阴极室202，流速5L/min。施加2.4V直流电，在阴极室202内，CO2和水被阴极选择性催化剂还原为合成气，同时一部分CO2被水吸收；阳极室203内，氢氧化钠被选择性催化剂氧化为氧气，同时，Na+通过离子交换膜进行迁移。具体的反应过程如下：
阳极：4OH-＝2H2O+O2+4e-
阴极：CO2+H2O+2e-＝CO+2OH-2H2O+2e-＝H2+2OH-
总反应：CO2+H2O→CO+H2+O2
阴极室202中的水吸收二氧化碳，并结合钠离子，则形成碳酸氢钠(小苏打)溶液，在干燥后生成白色固体粉末，如图5所示。对合成气和碳酸氢盐产物进行物相分析，合成气中氢气/一氧化碳的比例为2：1，碳酸氢盐可以证实为碳酸氢钠(小苏打)，如图6所示。
可见，在本实施例1中，主要产品收益可以来自于合成气，氧气，碳酸氢钠和碳配额收益等，主要成本来自于阳极消耗的NaOH，电费，CO2费用，碳酸氢钠的分离费用，气体的分离费用等。当产生1吨合成气时，产品收益约为2.5万元，成本约为1.8万元，利润为0.7万元。其中85％以上收益来自于碳酸氢钠。
实施例2
阴极液为水，流速为380mL/min，阳极液为氢氧化钠，流速为450mL/min。二氧化碳通过气体流量计同时进入电解反应器的阴极室，流速3L/min。向电解反应器施加2.8V直流电，在阴极室内，CO2和水被阴极选择性催化剂还原为合成气，同时一部分CO2被水吸收；阳极室内，氢氧化钠被选择性催化剂氧化为氧气，同时，Na+通过隔膜进行迁移。具体的反应过程如下：
阳极：4OH-＝2H2O+O2+4e-
阴极：CO2+H2O+2e-＝CO+2OH-2H2O+2e-＝H2+2OH-
总反应：CO2+H2O→CO+H2+O2
阴极中的水吸收二氧化碳，并结合钠离子，则形成碳酸氢钠(小苏打)溶液。气体从罐子上方出气口排出并收集，每隔20min对阴极气体进行气体成分分析。对合成气和碳酸氢盐产物进行物相分析，合成气中氢气/一氧化碳的比例为氢气/一氧化碳的比例为1：1，干燥后的固体产物为NaHCO3。
在本实例2中，主要产品收益可以来自于合成气，氧气，碳酸氢钠和碳配额收益等，主要成本来自于阳极消耗的NaOH，电费，CO2费用，碳酸氢钠的分离费用，气体的分离费用等。当产生1吨合成气时，产品收益约为1.7万元，成本约为1.1万元，利润约为0.6万元。其中85％以上收益来自于碳酸氢钠。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种合成气和碳酸氢盐联产系统，其特征在于，包括气体供给装置、液体循环装置、电解装置和产品收集装置；
所述气体供给装置包括CO2气源和转子流量计；
所述液体循环装置阴极循环泵、阳极循环泵、阴极气液分离罐、阳极气液分离罐、阴极补液泵、阳极补液泵、阴极补液箱、阳极补液箱；所述阴极气液分离罐和所述阴极补液箱中储有去离子水，所述阳极气液分离罐和所述阳极补液箱中储有碱溶液；
所述电解装置包括直流电源和电解单元，所述直流电源用于为所述电解单元提供电力能源；所述电解单元包括阴极室、阳极室、离子交换膜；所述阴极室内设有阴极催化电极并储有阴极液体，阴极催化电极用于催化水和CO2的还原反应生成合成气，所述阴极液体能够吸收CO2并结合溶液中的金属离子，形成碳酸氢盐；所述阳极室内设有阳极催化电极并储有阳极液体，所述阳极催化电极用于催化碱溶液氧化反应生成氧气，所述阳极液体能够被催化发生氧化反应生成氧气；
所述产品收集装置包括阴极溢液收集罐、阳极溢液收集罐、烘干装置、碳酸氢盐收集装置、合成气收集装置、氧气收集装置；
所述CO2气源通过所述转子流量计与所述阴极室的阴极进气口相连接，所述阴极室的阴极进液口通过所述阴极循环泵与所述阴极气液分离罐的出液口相连接；所述阴极循环泵通过另一支路与所述转子流量计与所述阴极进气口之间的管路连通，用于进行CO2气体的润湿；所述阴极室的阴极气液出口与所述阴极气液分离罐的进液口相连接；所述阴极补液箱通过所述阴极补液泵与所述阴极气液分离罐的进液口相连接；所述阴极气液分离罐的溢流口与所述阴极溢液收集罐的入口相连接，所述阴极气液分离罐的出气口与所述合成气收集装置相连接；所述阴极溢液收集罐的出口连接所述烘干装置的进口，所述烘干装置的出口与所述碳酸氢盐收集装置相连接；
所述阳极室的阳极进液口通过阳极循环泵与所述阳极气液分离罐的出液口相连接，所述阳极室的阳极气液出口与所述阳极气液分离罐的进液口相连接；所述阳极补液箱通过所述阳极补液泵与所述阳极气液分离罐的进液口相连接；所述阳极气液分离罐的溢流口与所述阳极溢液收集罐相连接；所述阳极气液分离罐的出气口与所述氧气收集装置相连接。
2.根据权利要求1所述的一种合成气和碳酸氢盐联产系统，其特征在于，所述阴极催化电极由导电基体和阴极催化剂组成，所述导电基体为泡沫镍、泡沫铜、泡沫锌、碳毡、碳布中的至少一种，所述阴极催化剂为Ag、Au、Zn、Cu、Ni、Fe中的至少一种；所述阳极催化电极为泡沫镍、泡沫铁、泡沫铜、泡沫钴、泡沫银中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种合成气和碳酸氢盐联产系统，其特征在于，所述阳极溢液收集罐中存有低浓度碱溶液，取出与高浓度碱溶液混合至pH＝5～6mol/L后，能够倒入所述阳极补液箱重复使用。
4.根据权利要求1所述的一种合成气和碳酸氢盐联产系统，其特征在于，所述阴极循环泵与所述阴极室的阴极进液口之间的连接管路上设有压力传感器，所述阳极循环泵与所述阳极进液口之间的连接管路上设有压力传感器。
5.根据权利要求1所述的一种合成气和碳酸氢盐联产系统，其特征在于，所述阴极气液分离罐的溢流口高于其进液口，所述阳极气液分离罐溢流口高于其进液口。
6.一种合成气和碳酸氢盐联产方法，其特征在于，以二氧化碳和低价值的碱溶液为原料，实现合成气和碳酸氢盐的联产，同时实现二氧化碳的中和利用；包括气液体循环过程，电解过程和分离过程：
所述气液体循环过程是二氧化碳和阴极液体分别通过转子流量计和阴极循环泵通入电解装置的阴极室内；同时，阳极液体通过阳极循环泵通入电解装置的阳极室内；阴极补液箱通过阴极补液泵向阴极气液分离罐进行液体补充；阳极补液箱通过阴极补液泵和阳极补液泵向阳极气液分离罐进行液体补充；
电解过程是通过对电解装置提供直流电，在电解装置的阴极室中，使二氧化碳和阴极液体被催化发生还原反应生成合成气，同时阴极液体吸收部分二氧化碳；在电解装置的阳极室内，阳极液体被催化发生氧化反应生成氧气；
分离过程是合成气和吸收了二氧化碳的阴极液体由电解装置的阴极室进入阴极气液分离罐，合成气经分离后收集，液体流进阴极溢液收集罐后，再经过烘干装置的干燥形成碳酸氢盐固体产物；同时，阳极液体和氧气进入阳极气液分离罐，液体流入阳极溢液收集罐进行回收，氧气经分离后收集。
7.根据权利要求6所述的一种合成气和碳酸氢盐联产方法，其特征在于，所述阴极气液分离罐中的pH值为8～9，所述阳极气液分离罐中碱溶液的浓度为5～6mol/L。
8.根据权利要求6所述的一种合成气和碳酸氢盐联产方法，其特征在于，所述阴极气液分离罐和所述阳极气液分离罐中分别设有加热器和温度传感器，使液体温度为45～55℃。
9.根据权利要求6所述的一种合成气和碳酸氢盐联产方法，其特征在于，所述电解装置的电解压力为10kPa-10 MPa，所述电解装置发生反应时的电压为1.8-3.5V。
10.根据权利要求6所述的一种合成气和碳酸氢盐联产方法，其特征在于，所述碱溶液为氢氧化钠和氢氧化钾，所述碱溶液中金属离子的浓度为1-8mol/L。
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