[發(fā)明專利]一種以氫氣與二氧化碳為原料制備一氧化碳的裝置及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010099870.4
• 申請(qǐng)日: 2020-02-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112758932A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳江;王方軍;劉啟貞;陳麗萍;周敏;張梅琳;李吉浩;李培浩;楊蕓菲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海電力大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B32/40
• 分類號(hào): C01B32/40
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 楊元焱

本發(fā)明涉及一種以氫氣與二氧化碳為原料制備一氧化碳的裝置，包括反應(yīng)器組件、分離組件和鐵基載氧體，其中反應(yīng)器組件包括依次串聯(lián)的空氣反應(yīng)器、氫氣反應(yīng)器、二氧化碳反應(yīng)器，分離組件包括第一氣固分離器、第二氣固分離器和第三氣固分離器，一氧化碳由第三氣固分離器產(chǎn)出；鐵基載氧體在反應(yīng)器組件和分離組件中往復(fù)循環(huán)，參與一氧化碳的合成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以高轉(zhuǎn)化率地將CO₂轉(zhuǎn)化為CO，同時(shí)解決生產(chǎn)過(guò)程中熱量來(lái)源以及循環(huán)載體再生問(wèn)題；利用本發(fā)明中三聯(lián)床式的反應(yīng)器，可以生產(chǎn)出化工過(guò)程中最需要的CO。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及能源化工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種以氫氣與二氧化碳為原料制備一氧化碳的裝置及方法。

背景技術(shù)

如今，一氧化碳已成為合成多種化工產(chǎn)品的重要原料，尤其是以一氧化碳為基本原料的有機(jī)合成化學(xué)的研究已引起人們的極大關(guān)注，另外隨著全球“溫室氣體排放”以及“環(huán)境保護(hù)”問(wèn)題的日益嚴(yán)峻，加強(qiáng)對(duì)二氧化碳的利用和捕集，減小對(duì)環(huán)境的影響，在未來(lái)可持續(xù)能源系統(tǒng)中，終究會(huì)逐漸摒棄傳統(tǒng)的煤制一氧化碳。通過(guò)捕集或分離收集的二氧化碳為原料制備一氧化碳是一個(gè)重要的研究方向。

然而，在現(xiàn)有的綠色生產(chǎn)一氧化碳的工藝過(guò)程中，以硫酸為脫水劑的甲酸分解法，會(huì)對(duì)設(shè)備造成嚴(yán)重腐蝕，而且廢酸處理麻煩，因此，在一氧化碳的生產(chǎn)過(guò)程中，如何設(shè)計(jì)一套適用于二氧化碳轉(zhuǎn)化為一氧化碳的裝置以及生產(chǎn)工藝，并且進(jìn)一步提高系統(tǒng)效率，是減少排放和保護(hù)環(huán)境所需要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種以氫氣與二氧化碳為原料制備一氧化碳的裝置及方法，解決在CO₂制備CO的生產(chǎn)過(guò)程中熱量來(lái)源，循環(huán)載體再生問(wèn)題，能夠?qū)崿F(xiàn)將CO₂轉(zhuǎn)化為CO的目的。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明中以氫氣與二氧化碳為原料制備一氧化碳的裝置，包括反應(yīng)器組件、分離組件和鐵基載氧體，其中具體地：

反應(yīng)器組件包括依次串聯(lián)的空氣反應(yīng)器、氫氣反應(yīng)器、二氧化碳反應(yīng)器，所述的二氧化碳反應(yīng)器的出口與空氣反應(yīng)器的入口連接，構(gòu)成循環(huán)結(jié)構(gòu)，空氣自空氣反應(yīng)器通入，氫氣自氫氣反應(yīng)器通入，二氧化碳由二氧化碳反應(yīng)器通入；

分離組件包括第一氣固分離器、第二氣固分離器和第三氣固分離器，所述的第一氣固分離器設(shè)于空氣反應(yīng)器與氫氣反應(yīng)器之間，所述的第二氣固分離器設(shè)于氫氣反應(yīng)器與二氧化碳反應(yīng)器之間，所述的第三氣固分離器設(shè)于二氧化碳反應(yīng)器與空氣反應(yīng)器之間，一氧化碳由第三氣固分離器產(chǎn)出；

鐵基載氧體在反應(yīng)器組件和分離組件中往復(fù)循環(huán)，參與一氧化碳的合成。

進(jìn)一步地，所述的制備一氧化碳的裝置還包括流動(dòng)控制組件，所述的流動(dòng)控制組件設(shè)于所述的反應(yīng)器組件與分離組件之間。

進(jìn)一步地，所述的空氣反應(yīng)器、氫氣反應(yīng)器、二氧化碳反應(yīng)器共同構(gòu)成連續(xù)化三聯(lián)床運(yùn)行模式。

進(jìn)一步地，所述的空氣反應(yīng)器、氫氣反應(yīng)器、二氧化碳反應(yīng)器均為流化床反應(yīng)器。

進(jìn)一步地，所述的氫氣反應(yīng)器為鼓泡流化床反應(yīng)器；

所述的空氣反應(yīng)器、二氧化碳反應(yīng)器為快速流化床反應(yīng)器或提升管流化床反應(yīng)器。

進(jìn)一步地，所述的鐵基載氧體包括鐵單質(zhì)及其氧化物。

進(jìn)一步地，所述的第一氣固分離器、第二氣固分離器和第三氣固分離器為慣性分離器或旋風(fēng)分離器。氣固分離裝置主要分離反應(yīng)器中產(chǎn)生的氣體和固體顆粒。

進(jìn)一步地，所述的流動(dòng)控制組件為V閥、U閥、L閥、H閥或J閥中的一種，控制鐵基載氧體的傳輸并防止反應(yīng)器之間氣體反竄。

進(jìn)一步地，流動(dòng)控制組件包括：