[發明專利]一種合成氣還原燃燒制取燒結礦并分離CO2的裝置及其方法

有效

• 申請號: 201610397002.8
• 申請日: 2016-06-07
• 公開（公告）號: CN106048214B
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 陳時熠;胡駿;向文國
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C22B1/22
• 分類號: C22B1/22;F27B19/04;C01B32/50
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種合成氣還原燃燒制取燒結礦并分離CO₂的裝置，其特征在于，該裝置包括還原反應流化床(1)與氧化反應流化床(2)；

還原反應流化床(1)包括還原反應室(1-4)、還原反應室過渡段(1-3)、還原反應室提升管(1-2)、還原床旋風分離器(1-1)、送料槽(1-5)、給料器(1-6)以及還原反應側熱油管(1-7)；

還原反應室提升管(1-2)的下端通過還原反應室過渡段(1-3)與還原反應室(1-4)相連，還原反應室提升管(1-2)的上端與還原床旋風分離器(1-1)的上端相連，還原床旋風分離器(1-1)的下端與送料槽(1-5)相連，還原反應室(1-4)的下端側與給料器(1-6)相連；

氧化反應流化床(2)包括氧化反應室(2-4)、氧化反應室過渡段(2-3)、氧化反應室提升管(2-2)、氧化床旋風分離器(2-1)、返料槽(2-6)、排料口(2-5)以及氧化反應側熱油管(2-7)；

氧化反應室提升管(2-2)的下端通過氧化反應室過渡段(2-3)與氧化反應室(2-4)相連，氧化反應室提升管(2-2)的上端與氧化床旋風分離器(2-1)的上端相連，氧化床旋風分離器(2-1)的下端與返料槽(2-6)相連，返料槽(2-6)與氧化反應室(2-4)下端相連，排料口(2-5)與氧化反應室(2-4)上端相連，送料槽(1-5)與氧化反應室(2-4)下端相連；

還原反應側熱油管(1-7)與氧化反應側熱油管(2-7)形成閉合管路；在還原反應流化床(1)的還原反應室(1-4)底部設有合成氣口(A)，在氧化反應流化床(2)的氧化反應室(2-4)底部設有空氣口(E)，送料槽(1-5)的底部(G)與返料槽(2-6)的底部(F)設有松動風口。

2.根據權利要求1所述的合成氣還原燃燒制取燒結礦并分離CO₂的裝置，其特征在于，通入送料槽(1-5)的底部(G)的松動風采用CO₂，返料槽(2-6)的底部(F)的松動風采用空氣。

3.一種合成氣還原燃燒制取燒結礦并分離CO₂的方法，其特征在于：給料器(1-6)將原料鐵礦加入還原反應室(1-4)，在還原反應室底端(A)通入合成氣，還原反應室控制在750-850℃，還原反應室(1-4)內處于流化狀態；原料鐵礦與合成氣發生反應，得到CO₂、H₂O與還原態鐵礦；還原態鐵礦被CO₂、H₂O氣流帶出還原反應室(1-4)，經過還原反應室過渡段(1-3)，進入還原反應室提升管(1-2)；還原態鐵礦與CO₂、H₂O氣體在還原床旋風分離器(1-1)中分離，CO₂、H₂O氣體進行冷凝，實現CO₂的分離；

還原態鐵礦固體經過送料槽(1-5)送入氧化反應室(2-4)；在氧化反應室底部通入空氣(E)，氧化反應室控制在1400℃，氧化反應室(2-4)內處于鼓泡流化床狀態；還原態鐵礦與空氣中O₂發生反應，釋放熱量，高溫下得到燒結礦；部分鐵礦石被貧氧空氣帶出氧化反應室(2-4)，經過氧化反應室過渡段(2-3)，進入氧化反應室提升管(2-2)；被帶出的鐵礦石與貧氧空氣在氧化床旋風分離器(2-1)中分離，貧氧空氣進行再利用，被帶出的鐵礦石經過返料槽(2-6)回到氧化反應室(2-4)；氧化反應室內燒結礦達到排料口(2-5)后，通過排料口(2-5)排出氧化反應室(2-4)，得到燒結礦。

4.根據權利要求3所述的合成氣還原燃燒制取燒結礦并分離CO₂的方法，其特征在于，將原料鐵礦在還原反應流化床(1)中還原，再將還原態鐵礦在氧化反應流化床(2)中氧化并燒結，并使用導熱油將熱量從氧化反應室(2-4)傳遞到還原反應室(1-4)，實現還原反應流化床(1)與氧化反應流化床(2)的熱量平衡。

5.根據權利要求3所述的合成氣還原燃燒制取燒結礦并分離CO₂的方法，其特征在于，原料鐵礦的主要成分是Fe₂O₃，合成氣主要成分是CO與H₂，還原態鐵礦主要成分是Fe、FeO與Fe₃O₄，燒結礦主要成分是Fe₂O₃。