[发明专利]一种以氢气与二氧化碳为原料制备一氧化碳的装置及方法

权利要求书

1.一种以氢气与二氧化碳为原料制备一氧化碳的装置，其特征在于，包括：

反应器组件，包括依次串联的空气反应器(1)、氢气反应器(2)、二氧化碳反应器(3)，所述的二氧化碳反应器(3)的出口与空气反应器(1)的入口连接，构成循环结构，空气自空气反应器(1)通入，氢气自氢气反应器(2)通入，二氧化碳由二氧化碳反应器(3)通入；

分离组件，包括第一气固分离器(4)、第二气固分离器(5)和第三气固分离器(6)，所述的第一气固分离器(4)设于空气反应器(1)与氢气反应器(2)之间，所述的第二气固分离器(5)设于氢气反应器(2)与二氧化碳反应器(3)之间，所述的第三气固分离器(6)设于二氧化碳反应器(3)与空气反应器(1)之间，一氧化碳由第三气固分离器(6)产出；

铁基载氧体，在反应器组件和分离组件中往复循环，参与一氧化碳的合成。

2.根据权利要求1所述的一种以氢气与二氧化碳为原料制备一氧化碳的装置，其特征在于，所述的制备一氧化碳的装置还包括流动控制组件，所述的流动控制组件设于所述的反应器组件与分离组件之间。

3.根据权利要求1所述的一种以氢气与二氧化碳为原料制备一氧化碳的装置，其特征在于，所述的空气反应器(1)、氢气反应器(2)、二氧化碳反应器(3)共同构成连续化三联床运行模式。

4.根据权利要求1所述的一种以氢气与二氧化碳为原料制备一氧化碳的装置，其特征在于，所述的空气反应器(1)、氢气反应器(2)、二氧化碳反应器(3)均为流化床反应器。

5.根据权利要求4所述的一种以氢气与二氧化碳为原料制备一氧化碳的装置，其特征在于，所述的氢气反应器(2)为鼓泡流化床反应器；

所述的空气反应器(1)、二氧化碳反应器(3)为快速流化床反应器或提升管流化床反应器。

6.根据权利要求1所述的一种以氢气与二氧化碳为原料制备一氧化碳的装置，其特征在于，所述的铁基载氧体包括铁单质及其氧化物。

7.根据权利要求1所述的一种以氢气与二氧化碳为原料制备一氧化碳的装置，其特征在于，所述的第一气固分离器(4)、第二气固分离器(5)和第三气固分离器(6)为惯性分离器或旋风分离器。

8.根据权利要求2所述的一种以氢气与二氧化碳为原料制备一氧化碳的装置，其特征在于，所述的流动控制组件为V阀、U阀、L阀、H阀或J阀中的一种，流动控制组件包括：

第一流动控制阀(7)，设于第一气固分离器(4)与氢气反应器(2)之间；

第二流动控制阀(8)，设于第二气固分离器(5)与二氧化碳反应器(3)之间；

第三流动控制阀(9)，设于第三气固分离器(6)与空气反应器(1)之间。

9.根据权利要求1所述的一种以氢气与二氧化碳为原料制备一氧化碳的装置，其特征在于，所述的空气反应器(1)、氢气反应器(2)、二氧化碳反应器(3)的运行温度为700-900℃。

10.一种通过权利要求1中装置制备一氧化碳的方法，包括以下步骤：

(1)将Fe₂O₃装入氢气反应器(2)中，并通入氢气，在反应过程中Fe₂O₃被还原成贫氧状态的FeO或Fe，同时生成水蒸气；

(2)将步骤(1)生成的FeO或Fe通过第二气固分离器(5)和第二流动控制阀(8)进入到二氧化碳反应器(3)中，并向二氧化碳反应器(3)中通入CO₂，在反应过程中FeO或Fe被CO₂氧化为Fe₃O₄同时生成CO；

(3)将步骤(2)生成的Fe₃O₄通过第三气固分离器(6)和第三流动控制阀(9)进入到空气反应器(1)中，并向空气反应器(1)通入空气，在反应过程中，Fe₃O₄被空气中的氧气重新氧化为Fe₂O₃，并被空气提升至反应器顶部，通过第一气固分离器(4)和第一流动控制阀(7)进入氢气反应器(2)中，铁基载氧体得到再生，再次进入到循环过程中。