專利名稱：一種由含碳原料制備一氧化碳的方法及由其方法得到的產(chǎn)品的制作方法
一種由含碳原料制備一氧化碳的方法及由其方法得到的產(chǎn)
口
叩
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及一種由含碳原料制備一氧化碳的方法，還涉及采用所述方法得到的一氧化碳產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
隨著我國工業(yè)水平的發(fā)展和壯大，CO2氣體的排放量近年來一直在不斷地增長，其排放量現(xiàn)已超過美國，位居世界第一，我國的碳排放問題已成為世界各國關(guān)注的焦點(diǎn)。另夕卜，長期以來，CO2由于其性質(zhì)穩(wěn)定，常溫常壓下不易與其它物質(zhì)反應(yīng)和可溶性等特點(diǎn)，再加上技術(shù)及理念等方面的原因，直到目前還沒有真正大規(guī)模地應(yīng)用二氧化碳?！ぴ诂F(xiàn)有技術(shù)中，人們已將二氧化碳用于石油回采、機(jī)械加工、消防、化工工業(yè)、食品、衛(wèi)生及醫(yī)藥等技術(shù)領(lǐng)域。目前，人們正在研發(fā)二氧化碳捕集及貯存技術(shù)(CCS)，這種技術(shù)只是將二氧化碳收集并存貯于地下，由于技術(shù)研發(fā)及安全方面等原因，還沒有實(shí)現(xiàn)二氧化碳的工業(yè)化應(yīng)用。人們都清楚地知道，二氧化碳實(shí)際上是一種寶貴的自然資源。目前，全世界每年向大氣排放的二氧化碳約313億噸，實(shí)際轉(zhuǎn)化利用二氧化碳的量僅約I億噸，二氧化碳利用率只是約O. 3%。把二氧化碳作為含碳資源進(jìn)行資源化利用的技術(shù)研究中，具有代表性的技術(shù)是前蘇聯(lián)于上世紀(jì)50年代開發(fā)的焦炭-純氧-CO2間歇?dú)饣に?，該工藝?yán)霉潭ù渤悍磻?yīng)器，以塊狀焦碳為原料生產(chǎn)出一氧化碳原料氣。CN 200510027918、發(fā)明名稱“一種二氧化碳還原制備一氧化碳新工藝”公開了一種二氧化碳還原制備一氧化碳新工藝，其主要特點(diǎn)是利用固定床常壓反應(yīng)器，以塊狀焦碳為原料生產(chǎn)一氧化碳原料氣。裝置生產(chǎn)能力小、原料來源單一且數(shù)量很少、生產(chǎn)條件差、自控水品低、勞動(dòng)環(huán)保條件差。本發(fā)明在總結(jié)現(xiàn)有技術(shù)優(yōu)勢與缺陷的基礎(chǔ)上，以目前先進(jìn)的氣流床反應(yīng)器7技術(shù)為主要生產(chǎn)形式，與傳統(tǒng)固定床反應(yīng)器模式相比，氣流床反應(yīng)器7內(nèi)部物流為并流形式，原料與產(chǎn)品沿同一方向移動(dòng)，因此可通過調(diào)節(jié)氧氣量和煤氣出口壓力來調(diào)整至需要的反應(yīng)溫度和壓力并保持恒定，使之在滿足CO2還原以及其它反應(yīng)能夠順利進(jìn)行的條件下，容易實(shí)現(xiàn)高溫、高壓、連續(xù)生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容[要解決的技術(shù)問題]本發(fā)明的目的是提供一種由含碳原料制備一氧化碳的方法。本發(fā)明的另一個(gè)目的是采用所述制備方法得到的一氧化碳產(chǎn)品。[技術(shù)方案]本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明涉及一種由含碳原料制備一氧化碳的方法。該一氧化碳制備方法的步驟如下A、物料進(jìn)料工序?qū)⒁环N或多種選自原煤、焦炭、石墨、石油焦或其它高含碳物質(zhì)的含碳原料送到原料貯倉1，依靠其自身重力進(jìn)入給料機(jī)2，經(jīng)計(jì)量后由輸送氣輸送到物料噴射器4的原料通道16 ;由氧氣、二氧化碳與過熱蒸汽組成的氣化劑經(jīng)混合器3混合后，進(jìn)入物料噴射器4的氣化劑通道18 ；B、反應(yīng)工序分別經(jīng)物料噴射器4的原料通道16與氣化劑通道18進(jìn)入氣流床反應(yīng)器5的含碳原料與氣化劑，在壓力O. 01 4. OMPa與溫度1300 1700°C的條件下進(jìn)行反應(yīng)，得到含有一氧化碳與氫氣組分的粗煤氣和灰渣混合物；C、氣體凈化與冷卻工序從氣流床反應(yīng)器5排出的粗煤氣和灰渣混合物經(jīng)水激冷裝置6激冷降溫后，進(jìn)入渣水收集罐7進(jìn)行氣固分離，得到粗煤氣和激冷渣水；所述的粗煤氣接著通過初冷器8與再冷器9進(jìn)行水洗降溫，得到水洗煤氣和洗滌灰水；所述的水洗煤氣然后進(jìn)入氣體凈化裝置10進(jìn)行凈化，除去氫氣，得到一氧化碳產(chǎn)品; 所述的洗滌灰水和所述的激冷渣水進(jìn)入水處理工段處理后再循環(huán)使用。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述含碳原料粒度分布是以含碳原料總重量計(jì)90%以上的含碳原料顆粒不大于90微米，所述含碳原料的含水量是以含碳原料總重量計(jì)2%以下。根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述的氣化劑是由氧氣、二氧化碳與過熱蒸汽按照體積比10 20 :5 10 :4 6組成的。根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述的物料噴射器4包括位于其中心的原料通道16、環(huán)繞原料通道16的氣化劑通道18以及處于氣化劑通道18外側(cè)的冷卻水通道17 ；原料通道16、氣化劑通道18與冷卻水通道17三者相互平行配置。根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述的輸送氣是二氧化碳、氮?dú)饣蛩鼈兊幕旌衔?。根?jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述的氣流床反應(yīng)器5是一種兩端為圓錐體的圓柱體反應(yīng)器，其氣流床反應(yīng)器5的壁由耐火層13、保溫層12、隔熱層11與外殼14組成。根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述氣流床反應(yīng)器5的耐火層13由能夠承受溫度1500 2000°C的耐火材料或由一根或多根金屬管繞制而成的冷卻盤管水冷壁15構(gòu)成。本發(fā)明還涉及采用所述制備方法得到的一氧化碳產(chǎn)品。所述產(chǎn)品的一氧化碳含量是以體積計(jì)65% 98. 0%。 下面將更詳細(xì)地描述本發(fā)明。本發(fā)明涉及一種由含碳原料制備一氧化碳的方法。該一氧化碳制備方法的步驟如下
A、物料進(jìn)料工序?qū)⒁环N或多種選自原煤、焦炭、石墨、石油焦或其它高含碳物質(zhì)的含碳原料送到原料貯倉1，依靠其自身重力進(jìn)入給料機(jī)2，經(jīng)計(jì)量后由輸送氣輸送到物料噴射器4的原料通道16 ;由氧氣、二氧化碳與過熱蒸汽組成的氣化劑經(jīng)混合器2混合后，進(jìn)入物料噴射器4的氣化劑通道18物料進(jìn)料的具體情況參見附圖I和附圖4。本發(fā)明使用的原料是原煤、焦炭、石墨、石油焦或其它高含碳物質(zhì)含碳原料，這些通常需要進(jìn)行烘干、篩分、破碎等預(yù)處理，使其含碳原料的粒度分布達(dá)到以含碳原料總重量計(jì)90%以上的含碳原料顆粒不大于90微米，所述含碳原料的含水量是以含碳原料總重量計(jì)2%以下。 根據(jù)本發(fā)明，所述的其它高含碳物質(zhì)是其無機(jī)碳含量或有機(jī)碳含量為以重量計(jì)40%以上的任何含碳物質(zhì)，例如木粉、煤炭液化殘?jiān)?、高分子化合物粉末。進(jìn)行烘干、篩分、破碎等預(yù)處理所采用的方法與使用的設(shè)備都是在本技術(shù)領(lǐng)域里普遍使用的、本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知的方法與設(shè)備。預(yù)處理得到的含碳原料送到原料貯倉1，依靠其自身重力進(jìn)入給料機(jī)2，再通過計(jì)量設(shè)備計(jì)量后由輸送氣輸送到物料噴射器4的原料通道16。所述的原料貯倉、給料機(jī)與計(jì)量設(shè)備都是在化工技術(shù)領(lǐng)域里處理固體物料時(shí)普遍使用的、本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知的設(shè)備。例如所述的原料貯倉是一種帶錐形出口的常壓圓筒鋼制容器，是目前市售的容器產(chǎn)品，也可由機(jī)械加工企業(yè)根據(jù)要求加工制造。所述的給料機(jī)2是一種附帶轉(zhuǎn)子葉輪、殼體、密封件及減速器、電動(dòng)機(jī)等部件的市售定型產(chǎn)品，例如由唐山萬亨機(jī)械責(zé)任有限公司生產(chǎn)的YG系類、河南新鄉(xiāng)市共成振動(dòng)設(shè)備有限公司生產(chǎn)的GY系列星形給料機(jī)。所述的計(jì)量設(shè)備例如是徐州上達(dá)科技有限公司生產(chǎn)的稱JGS系列重給料機(jī)。所述的物料噴射器4結(jié)構(gòu)見附圖4，它包括位于其中心的原料通道16、環(huán)繞原料通道16的氣化劑通道18及處于氣化劑通道18外側(cè)的冷卻水通道17，所述的原料通道16、氣化劑通道18與冷卻水通道17三者相互平行配置。所述物料噴射器4的作用是將含碳原料及氣化劑送入氣流床反應(yīng)器5中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。所述物料噴射器4的下部處在高溫、高壓氣流床反應(yīng)器5的爐膛中，并承受著氣固物流的沖刷。為了防止所述的物料噴射器4被高溫?zé)龎暮捅荒p，在物料噴射器4的原料通道16以及氣化劑通道18外設(shè)置了冷卻水通道17。在本發(fā)明中，所述的輸送氣是二氧化碳、氮?dú)饣蛩鼈兊幕旌衔?。所述的輸送氣在壓力O. 3 4. 3MPa的條件下將預(yù)處理含碳原料輸送到物料噴射器4的原料通道16。在本發(fā)明中，所述的氣化劑是由氧氣、二氧化碳與過熱蒸汽按照體積比10 20 :5 10 :4 6組成的。氧氣、二氧化碳與過熱蒸汽經(jīng)混合器3混合后,在260 300°C與O. 6 4. 6MPa的條件下進(jìn)入物料噴射器4的氣化劑通道16。所述的混合器3是一種圓筒形壓力容器，其作用是對進(jìn)入該容器的氧氣、二氧化碳與過熱蒸汽進(jìn)行充分的混合。該混合器可以由具有一定壓力容器制造資格的機(jī)械加工制造企業(yè)生產(chǎn)，例如南京化工機(jī)械設(shè)備制造有限公司、核工業(yè)524廠生產(chǎn)的混合器。
B、反應(yīng)工序分別經(jīng)物料噴射器4的原料通道16與氣化劑通道18進(jìn)入氣流床反應(yīng)器5的含碳原料與氣化劑，在壓力O. 01 4. OMPa與溫度1300 1700°C的條件下進(jìn)行反應(yīng)，得到含有一氧化碳與氫氣組分的粗煤氣和灰渣混合物。
所述的氣流床反應(yīng)器5是一種兩端為圓錐體的圓柱體反應(yīng)器，其氣流床反應(yīng)器5的壁由耐火層13、保溫層12、隔熱層11與外殼14組成。所述的耐火層13是由一種耐火材料筑成的耐火層，這種耐火材料在1500 2000°C高溫下保持其良好耐火性能達(dá)15000小時(shí)以上。該耐火材料可以是含一定鉻的耐火磚或耐火澆注料?；蛘?，所述氣流床反應(yīng)器5的耐火層13由一根或多根金屬管繞制而成的冷卻盤管水冷壁15構(gòu)成。冷卻盤管水冷壁15用于保護(hù)氣流床反應(yīng)器5的外殼免受高溫。當(dāng)爐膛采用冷卻盤管水冷壁15時(shí)，所述冷卻盤管水冷壁15表面通常選用耐高溫的SiC涂料，該SiC涂料均勻噴涂在所述冷卻盤管上形成耐高溫涂層，用于保護(hù)這些冷卻盤管，避免直接接觸高溫爐膛。所述的SiC涂料是目前市場上銷售的產(chǎn)品。所述的保溫層12維持氣流床反應(yīng)器5在正常生產(chǎn)時(shí)內(nèi)部熱量盡可能不向外傳導(dǎo)與輻射，保證氣流床反應(yīng)器5的溫度穩(wěn)定。該保溫層材料可以由耐熱性好、熱傳導(dǎo)性相對較弱的Al2O3所組成。所述的隔熱層12是保證通過保溫層11傳導(dǎo)出的熱量低至正常安全生產(chǎn)要求，該材料可以是耐熱氈或耐熱纖維。所述隔熱層12、保溫層11、耐火層13所使用的材料均是目前市場上銷售的產(chǎn)品，例如洛陽耐火材料廠生產(chǎn)的相關(guān)產(chǎn)品。所述的外殼14是一種鋼制壓力容器，該殼體14承受氣化爐爐膛操作壓力與外界大氣壓(O. OlMPa)之間很高的壓差(O. 1-4. OMPa),同時(shí)承受隔熱層12傳遞給其的高溫。制造其外殼14所使用的鋼材需能經(jīng)受高溫、高壓、對應(yīng)溫度壓力下的露點(diǎn)腐蝕，并需要嚴(yán)格按照壓力容器加工要求進(jìn)行加工制造。C、氣體凈化與冷卻工序從氣流床反應(yīng)器5排出的粗煤氣和灰渣混合物經(jīng)水激冷裝置6激冷降溫后，進(jìn)入渣水收集罐7進(jìn)行氣固分離，得到粗煤氣和激冷渣水。所述的激冷裝置6是一種壓力容器，其結(jié)構(gòu)是帶激冷水噴孔的壓力容器。它用于將從氣化反應(yīng)器5排出的高溫粗煤氣和熔融灰渣冷卻。從氣化爐出來的高溫?zé)岽置簹饧叭墼患だ溲b置激冷水噴孔噴出的水迅速激冷，粗煤氣、淬冷后的熔渣從激冷裝置出來進(jìn)入渣水收集罐。該激冷裝置在正常運(yùn)行時(shí)期承受約4. 2MPa高壓、300 450°C高溫。本發(fā)明使用的激冷裝置6是例如哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司制造的激冷裝置。所述的渣水收集罐是一能夠承受250 300°C溫度、 4. 2MPa壓力的帶橢圓封頭的圓柱形鋼制壓力容器，它用于收集激冷渣水。該渣水收集罐例如是哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司制造的渣水收集罐。所述的粗煤氣接著通過初冷器8與再冷器9進(jìn)行水洗降溫，得到水洗煤氣和洗滌灰水。
所述的初冷器8與再冷器9是一種帶橢圓封頭的立式圓柱形壓力容器，容器內(nèi)設(shè)置塔盤。該容器用于煤氣冷卻和凈化。洗滌冷卻水進(jìn)入塔盤，自上而下流動(dòng)，與自下而上流動(dòng)的粗煤氣進(jìn)行逆流接觸，對粗煤氣進(jìn)行冷卻和洗滌。所述的水洗煤氣然后進(jìn)入氣體凈化裝置10進(jìn)行凈化，除去氫氣，得到一氧化碳產(chǎn)
品O所述的氣體凈化裝置10是指采用分離方法對粗煤氣中一氧化碳?xì)膺M(jìn)行提純所使用的裝置，所述分離方法可以是變壓吸附法或者膜分離法。不同的方法其裝置有所不同，具體參見劉來志、薛子文，在“羰基合成工業(yè)中分離提純CO方法”，《化工設(shè)計(jì)通訊》，第04期，第46-48頁(2010年)中描述的凈化裝置。 所述的洗滌灰水和所述的激冷渣水經(jīng)處理后可循環(huán)使用。本發(fā)明還涉及采用所述制備方法得到的一氧化碳產(chǎn)品。所述產(chǎn)品的一氧化碳含量是以體積計(jì)65% 98. 0%。所述產(chǎn)品的一氧化碳含量測量方法是現(xiàn)有的測定方法，例如可以是利用奧氏氣體分析儀，現(xiàn)場采集的樣品通過專用氣體吸收溶液，測定其體積分?jǐn)?shù)?；蛘呃眠h(yuǎn)紅外分析儀采用常規(guī)測定方法測量其體積分?jǐn)?shù)。本發(fā)明的方法以干煤粉等原料作氣化原料，氣化溫度高，可以氣化高灰熔點(diǎn)的煤，例如褐煤、次煙煤、煙煤、無煙煤、石油焦等都可以使用。本發(fā)明方法的冷煤氣效率(其含義為氣化生成粗煤氣的化學(xué)能與氣化用固體原料的化學(xué)能之比)可高達(dá)80%以上，二氧化碳轉(zhuǎn)化率(其含義為參與氣化反應(yīng)并轉(zhuǎn)化為其它物質(zhì)的二氧化碳與參與氣化反應(yīng)的總二氧化碳之比)可達(dá)以重量計(jì)90%以上。該方法以目前先進(jìn)的氣流床反應(yīng)器5技術(shù)為主要生產(chǎn)形式，與傳統(tǒng)固定床反應(yīng)器模式相比，氣流床反應(yīng)器5內(nèi)部物流為并流形式，原料與產(chǎn)品沿同一方向移動(dòng)，因此可通過調(diào)節(jié)氧氣量和煤氣出口壓力來調(diào)整至需要的反應(yīng)溫度和壓力并保持恒定，使之在滿足CO2還原以及其它反應(yīng)能夠順利進(jìn)行的條件下，容易實(shí)現(xiàn)高溫、高壓、連續(xù)生產(chǎn)。該方法生產(chǎn)能力大，單臺氣化爐年處理CO2量約50000Nm3，高溫、高壓狀態(tài)提高了物料之間的反應(yīng)速率，物料停留時(shí)間達(dá)到了 6 9秒,提聞了原料的轉(zhuǎn)化率，從而提聞了氣流床反應(yīng)器5的生產(chǎn)能力。該方法工藝路線簡單，與傳統(tǒng)固定床CO2還原氣化技術(shù)相比，本發(fā)明提出的氣流床二氧化碳還原技術(shù)由于采取了高溫高壓操作，氣化過程充分、徹底，不需要煤氣水/油分離以及酚氨回收等裝置，廢水處理、氣體洗滌等系統(tǒng)也更加簡單、易于操作。該方法過程環(huán)保，其采用的氣流床反應(yīng)器5由于采用了高溫、高壓的操作條件，氣化產(chǎn)物中不含有焦油、酚、萘等有害物質(zhì)，廢水經(jīng)過簡單處理后即可達(dá)到國家環(huán)保法規(guī)要求的排放標(biāo)準(zhǔn)，廢渣可以直接加工成墻磚、水泥，從而得到資源化利用。從氣化反應(yīng)機(jī)理中可以得出，該方法每標(biāo)準(zhǔn)立方米的CO2可替代標(biāo)煤約0.64kg，替代純氧約INm3，折合標(biāo)煤O. 2kg。以上述原料煤為原料，兩臺氣化爐每天處理煤400噸，年產(chǎn)10萬噸甲醇為例，加入的CO2 (98. 5%)和輸送的煤粉比可以達(dá)到25%左右(質(zhì)量比)，加入的CO2轉(zhuǎn)化率為90%，年節(jié)約標(biāo)煤=400噸/天X 330天 X 25% XlOOOkg^-1. 97Kg/m3X98. 5%X90% XO. 64kg=8640 噸，年節(jié)約氧氣=440 噸 /天 X330 天 X25% XlOOOkg+1. 97Kg/m3X98. 5%X90%= 1485 萬 Nm3，年節(jié)約的氧氣折合成標(biāo)煤1633. 5萬XO. 2kg=3267噸，兩項(xiàng)合計(jì)每年節(jié)約標(biāo)煤13721. 4噸。[有益效果]本發(fā)明具有下述的積極效果本發(fā)明采用先進(jìn)的氣流床干法氣化方式，對原料的適應(yīng)性更強(qiáng)，原煤、焦碳、石墨、石油焦及其它高含碳物質(zhì)都可以作為原料使用，而固定床氣化只適合采用塊狀無煙煤或焦炭。容易實(shí)現(xiàn)高溫、高壓、連續(xù)生產(chǎn)；生產(chǎn)能力大；工藝路線簡單；由于采用氣流床氣化方式，通過調(diào)整氣化劑中o2/co2的比例，以及氣化劑與煤粉的比例，可以調(diào)整氣化操作溫度至1300-1700之間，該氣化操作溫度區(qū)間能夠取得最佳的氣化效率和較好的氣化指標(biāo)。氣流床氣化原料處理量很大，均采用高壓操作的方式。本方法可在壓力O. 1-4. OMPa的條件下進(jìn)行操作，提高了生產(chǎn)強(qiáng)度和生產(chǎn)能能。由于氣化爐采用連續(xù)進(jìn)料、連續(xù)排渣的方式，本 方法實(shí)現(xiàn)了連續(xù)生產(chǎn)。本方法生產(chǎn)能力大，單臺氣化爐可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)10萬噸/甲醇的生產(chǎn)規(guī)模，折算為入爐原料，單爐投煤量可達(dá)500噸/天。由于采用高溫、高壓氣化方式，氣化相關(guān)設(shè)備尺寸較小，流程簡單，只包括加料、氣化、排渣幾個(gè)過程。由于采用了高溫、高壓的操作條件，氣化產(chǎn)物中不含有焦油、酚、萘等有害物質(zhì)，廢水經(jīng)過簡單處理后即可達(dá)到國家環(huán)保法規(guī)要求的排放標(biāo)準(zhǔn)，廢渣可以直接加工成墻磚、水泥，從而得到資源化利用。

圖I是本發(fā)明的工藝流程示意圖；圖2是本發(fā)明氣流床反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明氣流床反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明物料噴射器結(jié)構(gòu)示意圖。圖中I、原料貯倉；2、給料機(jī)；3、混合器；4、物料噴射器；5、氣流床反應(yīng)器；6、水激冷裝置；7、渣水收集罐；8、初冷器；9、再冷器；10、凈化裝置；12、隔熱層；11、保溫層；13、耐火層；14、外殼；15、水冷壁；16、原料通道；17、冷卻水通道；18、氣化劑通道。
具體實(shí)施方式通過下面實(shí)施例將會更好地理解本發(fā)明。實(shí)施例I :以某原煤為原料I制備一氧化碳首先對原煤原料進(jìn)行工業(yè)分析與元素分析，其原煤工業(yè)分析方法具體參見GB/T212-2001。元素分析方法具體參見GB/T 476-2001。工業(yè)分析結(jié)果以原煤總重量計(jì)水份I. 78%、灰份21. 19%、揮發(fā)份26. 93%、固定碳50. 10% ο 元素分析結(jié)果以原煤總重量計(jì)碳64. 19%、氫3. 85%、氧7. 55%、氮I. 02%、硫O. 42%ο一氧化碳制備步驟如下A、物料進(jìn)料工序200噸/天原煤采用本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知的方法與設(shè)備進(jìn)行烘干、篩分、破碎預(yù)處理，使其原煤的粒度分布為以原煤總重量計(jì)90%以上的原煤顆粒不大于90微米、所述原煤的含水量是以原煤總重量計(jì)2%以下。將這種預(yù)處理原煤送到帶錐形出口常壓圓筒鋼制容器原料貯倉1，依靠自身重力進(jìn)入唐山萬亨機(jī)械責(zé)任有限公司生產(chǎn)的YG系給料機(jī)2，再通過由徐州上達(dá)科技有限公司生產(chǎn)的JGS系列稱重給料機(jī)計(jì)量，然后由流量1060Nm3/h二氧化碳輸送氣在壓力2. 5MPa的條件下，將其預(yù)處理原料煤輸送到物料噴射器4的原料通道16。所述的物料噴射器4結(jié)構(gòu)見附圖4，它包括位于其中心的原料通道16、環(huán)繞原料通道16的氣化劑通道18以及處于氣化劑通道18外側(cè)的冷卻水通道17 ;原料通道16、氣化劑通道18與冷卻水通道17三者相互平行配置。由5000Nm3/h氧氣、1060Nm3/h 二氧化碳與1400Nm3/h過熱蒸汽組成的氣化劑經(jīng)南 京化工機(jī)械設(shè)備制造有限公司生產(chǎn)的混合器3混合后，在280°C與2. 4MPa的條件下進(jìn)入物料噴射器4的氣化劑通道18。B、反應(yīng)工序分別經(jīng)物料噴射器4的原料通道16與氣化劑通道18進(jìn)入氣流床反應(yīng)器5的原煤原料與氣化劑，在壓力2. OMPa與溫度1500°C的條件下進(jìn)行反應(yīng)，得到含有一氧化碳與氫氣組分的粗煤氣和灰渣混合物。其粗煤氣采用GB/T 10410. 1-1989方法進(jìn)行分析，其分析結(jié)果列于下表I。表1 :粗煤氣組分分析結(jié)果，以體積計(jì)％表示
權(quán)利要求
1.一種由含碳原料制備一氧化碳的方法，其特征在于該方法的步驟如下 A、物料進(jìn)料工序 將一種或多種選自原煤、焦炭、石墨、石油焦或其它高含碳物質(zhì)的含碳原料送到原料貯倉(1)，依靠其自身重力進(jìn)入給料機(jī)(2)，經(jīng)計(jì)量后由輸送氣輸送到物料噴射器(4)的原料通道(16);由氧氣、二氧化碳與過熱蒸汽組成的氣化劑經(jīng)混合器(3)混合后，進(jìn)入物料噴射器(4)的氣化劑通道(18)； B、反應(yīng)工序 分別經(jīng)物料噴射器(4)的原料通道(16)與氣化劑通道(18)進(jìn)入氣流床反應(yīng)器(5)的含碳原料與氣化劑，在壓力O. Ol 4. OMPa與溫度1300 1700°C的條件下進(jìn)行反應(yīng)，得到含有一氧化碳與氫氣組分的粗煤氣和灰渣混合物； C、氣體凈化與冷卻工序 從氣流床反應(yīng)器(5)排出的粗煤氣和灰渣混合物經(jīng)水激冷裝置(6)激冷降溫后，進(jìn)入渣水收集罐(7)進(jìn)行氣固分離，得到粗煤氣和激冷渣水； 所述的粗煤氣接著通過初冷器(8)與再冷器(9)進(jìn)行水洗降溫，得到水洗煤氣和洗滌灰水； 所述的水洗煤氣然后進(jìn)入氣體凈化裝置(10)進(jìn)行凈化，除去氫氣，得到一氧化碳產(chǎn)品; 所述的洗滌灰水和所述的激冷渣水進(jìn)入水處理工段處理后再循環(huán)使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于所述含碳原料粒度分布是以含碳原料總重量計(jì)90%以上的含碳原料顆粒不大于90微米，所述含碳原料的含水量是以含碳原料總重量計(jì)2%以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述的氣化劑是由氧氣、二氧化碳與過熱蒸汽按照體積比10 20 :5 10 :4 6組成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于所述的物料噴射器(4)包括位于其中心的原料通道(16)、環(huán)繞原料通道(16)的氣化劑通道(18)以及處于氣化劑通道18外側(cè)的冷卻水通道(17);原料通道(16)、氣化劑通道(18)與冷卻水通道(17)三者相互平行配置。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于所述的輸送氣是二氧化碳、氮?dú)饣蛩鼈兊幕旌衔铩?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于所述的氣流床反應(yīng)器(5)是一種兩端為圓錐體的圓柱體反應(yīng)器，其氣流床反應(yīng)器(5)的壁由耐火層(13)、保溫層(12)、隔熱層(11)與外殼(14)組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于所述氣流床反應(yīng)器5的耐火層13由能夠承受溫度1500 2000°C的耐火材料或由一根或多根金屬管繞制而成的冷卻盤管水冷壁15構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一權(quán)利要求所述制備方法得到的一氧化碳產(chǎn)品，其特征在于所述產(chǎn)品的一氧化碳含量是以體積計(jì)65% 98. 0%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種由含碳原料制備一氧化碳的方法以及采用所述方法得到的一氧化碳產(chǎn)品。該方法包括物料進(jìn)料工序、反應(yīng)工序、氣體凈化與冷卻工序。該方法穩(wěn)定可靠，易實(shí)現(xiàn)高溫、高壓、連續(xù)生產(chǎn)，運(yùn)行控制方便；該方法具有原料來源廣泛、生產(chǎn)能力大及過程環(huán)保等技術(shù)優(yōu)勢。
文檔編號C10J3/82GK102732324SQ20121022353
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月2日
發(fā)明者姚曉虹, 崔意華, 徐紅東, 朱春鵬, 楊云龍, 林益安, 王寧波, 門長貴 申請人:西北化工研究院