[發(fā)明專利]一氧化碳氣體發(fā)生爐及其制備一氧化碳的方法

有效

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• 申請日: 2013-10-24
• 公開（公告）號: CN103553041A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設計）人: 蔣卓良;王曉光;余進;余暉
• 申請（專利權）人: 湖南海利高新技術產(chǎn)業(yè)集團有限公司
• 主分類號: C01B31/18
• 分類號: C01B31/18
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權代理有限公司 11227
• 代理人: 魏曉波

技術領域

本發(fā)明涉及一氧化碳制備技術領域，更具體地說，涉及一種一氧化碳氣體發(fā)生爐，本發(fā)明還涉及一種利用上述一氧化碳氣體發(fā)生爐制備一氧化碳的方法。

背景技術

一氧化碳是合成含羰基化合物的重要原料之一。生產(chǎn)一氧化碳氣體的主要設備是一氧化碳氣體發(fā)生爐，雖然我國一氧化碳生產(chǎn)已有幾十年的歷史，但使用的一氧化碳氣體發(fā)生爐大多采用二十世紀50年代引進前蘇聯(lián)和70年代引進日本的設備，其普遍采用單次加料并密封反應的生產(chǎn)方式制備一氧化碳，從而導致單臺設備產(chǎn)氣量低，生產(chǎn)效率低下。近年來國內開發(fā)了一些新型一氧化碳氣體發(fā)生爐，生產(chǎn)能力大大提高，但受氣體發(fā)生室結構限制，使得制備成的一氧化碳的純度只能穩(wěn)定在95%左右。

目前采用一氧化碳氣體發(fā)生爐制備一氧化碳的工業(yè)化生產(chǎn)方法有半水煤氣法和焦炭氣化法。其中焦炭氣化法主要是由焦炭（冶金焦、石油焦或鑄造焦）與純氧或二氧化碳中的一種或二種的混合氣體為原料制備，具體有以下幾種工藝路線：

1、焦炭純氧氣化法：以焦炭為原料，氧氣為氣化劑，使其在一氧化碳氣體發(fā)生爐中反應生成一氧化碳氣體。此工藝的缺點是單臺生產(chǎn)能力小，一氧化碳純度比較低，通常在90%以下，并且該工藝過程為強放熱過程，需要大量的冷卻水，造成能源的浪費。

2、焦炭二氧化碳氣化法：以焦炭為原料，二氧化碳為氣化劑，使其在一氧化碳氣體發(fā)生爐中反應生成一氧化碳氣體。此工藝為吸熱過程，生產(chǎn)過程中需要外界提供大量的熱量，無工業(yè)化應用案例。

3、焦炭混合氣氣化法：以焦炭為原料，氧氣和二氧化碳為氣化劑，使其在一氧化碳氣體發(fā)生爐中反應生成一氧化碳氣體。該工藝目前被認為是比較理想的生產(chǎn)工業(yè)一氧化碳氣體的方法。但該工藝合成氣體中二氧化碳含量較高，從而影響了一氧化碳氣體的純度。

因此，如何提高一氧化碳氣體的制備效率和純度，是目前本領域技術人員亟待解決的問題。

發(fā)明內容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種一氧化碳氣體發(fā)生爐，其能夠提高一氧化碳氣體的制備效率和純度。本發(fā)明還涉及一種利用上述一氧化碳氣體發(fā)生爐制備一氧化碳的方法。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

一種一氧化碳氣體發(fā)生爐，包括氣體發(fā)生室、氣體噴嘴和加料裝置，其中，所述加料裝置設置有多個密封閥門；所述氣體發(fā)生室包括錐臺狀的頂部腔室和底部腔室，位于所述頂部腔室和底部腔室之間的圓柱狀中間腔室，所述頂部腔室和底部腔室均沿遠離所述中間腔室的方向收縮，且所述氣體噴嘴設置在所述底部腔室的底板上。

優(yōu)選的，上述一氧化碳氣體發(fā)生爐中，所述加料裝置包括料斗和加料倉，所述料斗和所述加料倉、所述加料倉和所述頂部腔室均通過密封閥門連接。

優(yōu)選的，上述一氧化碳氣體發(fā)生爐中，所述料斗和所述加料倉上均設置有分別控制不同所述密封閥門啟閉的控制杠桿，且所述控制杠桿為氣壓杠桿、液壓杠桿或手動杠桿。

優(yōu)選的，上述一氧化碳氣體發(fā)生爐中，所述氣體發(fā)生室的長度與所述中間腔室的直徑之比為3:1～8:1。

優(yōu)選的，上述一氧化碳氣體發(fā)生爐中，所述頂部腔室的頂端開口的直徑與所述中間腔室的直徑之比、所述底部腔室的底端直徑與所述中間腔室的直徑之比均為0.3:1～0.9:1。

優(yōu)選的，上述一氧化碳氣體發(fā)生爐中，所述底部腔室的長度與所述中間腔室的直徑之比、所述中間腔室的長度與其直徑之比均為0.3:1～3:1；所述頂部腔室的長度與所述中間腔室的直徑之比為2:1～6:1。

優(yōu)選的，上述一氧化碳氣體發(fā)生爐中，所述氣體噴嘴為一體式結構，且其材質為銅、不銹鋼、碳鋼或耐高溫特種陶瓷。

優(yōu)選的，上述一氧化碳氣體發(fā)生爐中，當所述氣體噴嘴為一個時，其位于所述底部腔室的底板的中央部位，當所述氣體噴嘴為多個時，其均勻分布在所述底部腔室的底板上。

基于上述提供的一氧化碳氣體發(fā)生爐，本發(fā)明還提供了一種制備一氧化碳的方法，適用于上述任意一項所述一氧化碳氣體發(fā)生爐，其包括以下步驟：

1）焦炭通過所述加料裝置進入到所述氣體發(fā)生室中；

2）將二氧化碳氣體與氧氣以質量比為0.3:1～1.5:1的比例進行混合，然后經(jīng)所述氣體噴嘴噴入所述氣體發(fā)生室中；

3）控制所述氣體發(fā)生室內還原層的溫度保持在1000℃～1200℃，二氧化碳氣體和氧氣的混合氣體與焦炭反應生成一氧化碳氣體。