[发明专利]一种高效的二氧化碳转化方法

说明书

本发明创造提供了一种高效的二氧化碳转化方法，包括如下步骤：将CO₂和CH₄喷入1400℃‑1800℃的铁水中，以铁水为催化剂，CO₂和CH₄在铁水中催化重整转化为合成气，作为催化剂的铁水为炼钢或炼铁过程中生成的高温铁水。本发明创造所述的高效的二氧化碳转化方法以铁水替代固态催化剂，解决了现有技术中甲烷和二氧化碳重整反应中，催化剂积碳失活的问题。

技术领域

本发明创造属于节能减排技术领域，尤其是涉及一种高效的二氧化碳转化方法。

背景技术

人类生产和生活不可避免地会产生的大量的二氧化碳温室气体，抑制温室气体排放的一个重要手段就是把二氧化碳收集起来，转化为有众多用途的一氧化碳。二氧化碳转化为一氧化碳常用的方法之一是二氧化碳与甲烷重整，其原理是让甲烷气体和二氧化碳气体在高温下混合，在固态催化剂环境下，发生如下反应：

CO₂+CH₄→2H₂+2CO

二氧化碳和甲烷在高温下经固态催化剂反应后生成了合成气，而合成气在工业生产中有广泛的用途。

甲烷和二氧化碳重整工艺目前还无法在工业上大规模应用，主要原因是固态催化剂稳定性差、甲烷在高温下裂解会产生碳，从而使固态催化剂积碳失活以及对反应器材质要求高等，这其中，采用固态催化剂容易积碳失去活性是关键因素，所以如何提高催化剂的抗积炭能力和高温活性成为甲烷二氧化碳重整能否工业应用的关键。

发明内容

有鉴于此，本发明创造提出了一种高效的二氧化碳转化方法，以铁水替代固态催化剂，解决了现有技术中甲烷和二氧化碳重整反应中，催化剂积碳失活的问题。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种高效的二氧化碳转化方法，包括如下步骤：将CO₂和CH₄喷入1400℃-1800℃的铁水中，以铁水为催化剂，CO₂和CH₄在铁水中催化重整转化为合成气。

进一步的，所述的作为催化剂的铁水为炼钢或炼铁过程中生成的高温铁水，其中可能含有部分渗碳体(Fe₃C)。

可以将所述的高效的二氧化碳转化方法与炼钢工艺相结合，将CO₂和CH₄喷入炼钢或炼铁过程中生成的高温铁水，进行二氧化碳转化。

进一步的，还包括补充催化剂的步骤，催化剂的消耗和置换不需要停炉，可以动态的补充：从装有铁水的闪速冶金设备的顶部喷入铁矿粉和氧气，同时将所述合成气引出闪速冶金设备，经降温除尘净化处理，再升温返回，从闪速冶金设备顶部或侧壁喷入闪速冶金设备中，喷入的氧气与过量的合成气燃烧加热铁矿粉，铁矿粉被合成气还原成金属铁，对铁水进行补充。所述闪速冶金设备为一切采用闪速冶金原理构建的冶金装置，包括但不限于闪速熔炼炉、闪速吹炼炉、天闪炉、基夫赛特炉、铜合成炉。

进一步的，为弥补甲烷二氧化碳重整反应吸收的热量及闪速冶金设备的热损失，需要向炉内喷入适量的氧气，使铁水维持熔融状态，因此，还包括补充氧气的步骤：向装有铁水的闪速冶金设备中喷入氧气，氧气的喷入方式为：a.喷入熔体顶部漂浮的固碳中，过量的固碳和氧气反应生成CO并放出热量；b.喷入铁水中，控制氧气喷入的量，使铁水中的渗碳与氧发生脱碳反应生成CO并放出热量；c.与过量的甲烷一起喷入，使部分甲烷发生不完全燃烧，生成H₂O及CO并放出热量；三种方式中的一种或多种的组合。