[發明專利]一種高溫熔融載熱體和二氧化碳及碳粉還原一氧化碳合成氣的方法

有效

• 申請號: 202110287520.5
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN113148951B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 姜紅遠;石書軍;王德明;郭存;徐崢;董斌;劉子初;蔣子琪
• 申請（專利權）人: 天津市碳一有機合成工程設計有限公司
• 主分類號: C01B3/34
• 分類號: C01B3/34;C01B3/38;C04B7/147;C04B7/24
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

1.一種高溫熔融載熱體和二氧化碳及碳粉還原一氧化碳合成氣的方法，其特征是包括如下步驟：

1)包括高溫熔融載熱體儲存區、熱輻射區、造粒相變區或還原區、顆粒高溫冷卻區、顆粒低溫冷卻區組成的系統；

2)包括二氧化碳氣體給顆粒高溫冷卻區循環換熱系統；

3)包括二氧化碳吸收高溫熔融載熱體相變潛熱被還原成一氧化碳氣體及通過高溫熔融載熱體熱輻射區純化系統即還原系統；

4)包括流量控制系統；

5)包括二次換熱產生的熱量回收系統；

所述步驟1)高溫熔融載熱體經爐口放出進入儲罐即儲存區，在儲罐下部形成的扇形熱帶雨林隧道上部、儲罐下部開數十個小口接入帶牙口的U型管，高溫熔融載熱體沿著牙口下泄形成串珠或柱狀流體，對周圍空間形成熱輻射，熱帶雨林隧道底部收集的高溫熔融載熱體經下流槽及通氣管道下流，高溫熔融載熱體進入造粒空間旋轉杯、在旋轉杯的旋轉使高溫熔融載熱體通過旋轉杯上部開有多孔、多角度、多層面的孔道被離心甩出，形成微小液滴放出潛熱后形成固相小顆粒及形成固相小顆粒云狀球團體，這個小顆粒云狀球團體所占用的空間形成造粒空間，小顆粒下落至緩沖空間由循環二氧化碳氣體冷卻高溫小顆粒，經冷卻的小顆粒離開緩沖空間再進入顆粒低溫冷卻區，由鍋爐列管中的水吸收外圍小顆粒的熱量升溫并汽化產生蒸汽，冷卻后的小顆粒經放料閥離開系統；

所述的步驟2)二氧化碳氣體在顆粒高溫冷卻區形成的緩沖空間下部切向進入旋轉吸收小顆粒的顯熱，吸收熱量后的大部分二氧化碳氣體由緩沖空間上口下部內側通過管道離開，高溫二氧化碳氣體進入旋風分離器，高溫二氧化碳氣體再進入換熱鍋爐及低溫換熱鍋爐，冷卻后的二氧化碳氣體與新進入系統的二氧化碳氣體混合一同進入循環增壓風機，出增壓風機帶壓的二氧化碳氣體再通過管道分別進入各緩沖空間，達到循環換熱冷卻固相小顆粒；

所述的步驟3)由緩沖空間上口進入到造粒空間的部分二氧化碳氣體及噴入的碳粉混合一同上穿進入小顆粒云狀球團體，二氧化碳氣體及碳粉不斷的吸收熱量升溫至還原溫度瞬間被還原成一氧化碳，吸收了高溫熔融載熱體的相變潛熱及顯熱，還原的一氧化碳氣體離開小顆粒云狀球團體、離開造粒空間主還原區向上進入下流槽及通氣管道、熱帶雨林隧道純化微量的二氧化碳氣體被還原為一氧化碳合成氣，被純化的氣體即高純的一氧化碳合成氣離開熱帶雨林隧道即離開還原系統，進入旋風分離器，再進入換熱鍋爐及低溫換熱鍋爐，換熱冷卻后的高純一氧化碳合成氣經引風機引出及增壓進入一氧化碳氣體流量控制系統及輸出管道外輸。

2.如權利要求1所述的方法，其特征是，步驟4)流量控制系統：包括在線檢測引風機出口外輸氣體中二氧化碳、一氧化碳、氧氣、氫氣含量，二氧化碳含量數值變換成電信號控制引風機、增壓風機電機轉數或電控閥門，即控制進入造粒空間的二氧化碳氣體流量，并同時控制循環二氧化碳氣體與新進入的二氧化碳氣體混合一同進入循環增壓風機及循環系統的流量、控制各碳粉及載氣的噴入流量，氧氣含量數值變換成電信號控制引風機、循環增壓風機、電控閥門及系統安全的安全停車及安全開車。

3.如權利要求1所述的方法，其特征是，步驟5)顆粒低溫冷卻區形成的余熱鍋爐列管空間中的顆粒與列管壁接觸傳熱使列管中的水吸熱升溫并汽化產生蒸汽、顆粒高溫冷卻區形成的高溫循環二氧化碳氣體進入換熱鍋爐及低溫換熱鍋爐間接把熱量傳遞給鍋爐列管中的水同樣產生蒸汽、離開還原系統的高純一氧化碳合成氣進入換熱鍋爐及低溫換熱鍋爐間接把熱量傳遞給鍋爐列管中的水同樣產生蒸汽，即二次換熱產生的熱量回收系統。

4.如權利要求1所述的方法，其特征是，高溫熔融載熱體是高爐熔渣、轉爐熔渣、電爐熔渣、連鑄連軋鋼鐵水、礦熱爐產品及副產品：電石爐產品高溫熔融電石、黃磷爐副產熔渣、熔融硅鐵，熔融錳鐵，熔融鉻鐵、熔融鎢鐵、熔融硅錳合金的熔融鐵合金；二氧化碳氣體包括鋼鐵冶金、燒石灰窯、燃煤及化工、醫藥、發酵排放的二氧化碳混合氣體，或經富集形成含量高的二氧化碳氣體；噴入碳粉是以冶金焦或焦末、燃煤、低階煤、有機固廢、塑料、輪胎、含碳材料，經研磨成的碳末即碳粉，用二氧化碳或一氧化碳氣體做載體氣噴吹碳粉，分別噴入緩沖空間、還原反應系統即造粒空間、下流槽及通氣管道空間及熱帶雨林隧道空間；涉及蒸汽用水為軟化鍋爐用水級別。

5.如權利要求1所述的方法，其特征是，高溫熔融載熱體儲存區、熱輻射區、造粒相變區、顆粒高溫冷卻區涉及的工藝設備主要以密閉碳鋼外殼內襯減脹層、隔熱層、耐熱耐腐層，工藝設備件數外形尺寸大小應與具體項目設計相對應。