[发明专利]耦合式煤粉热解与半焦还原CO2

说明书

本发明提供了一种耦合式煤粉热解与半焦还原CO₂制取CO的设备及方法，本发明所提供的耦合式煤粉热解与半焦还原CO₂制取CO的设备包括上下连通设置的两段流化床反应器，上段为热解段，下段为还原段。其中，热解段设有进料装置和排气部，且热解段内上下间隔地设有多层层板。还原段设有排灰口和若干进气口，由进气口进入的气流将还原段内的物料吹动成流化态。同时，由还原段进入热解段的气流，依次通过各层层板后经排气部排出，并将各层板处的物料吹动成流化态。本发明的耦合式煤粉热解与半焦还原CO₂制取CO的设备，可利用CO₂还原过程中产生的高温气体热解煤粉，简化了制取工艺，提高了热源利用率。

技术领域

本发明涉及化工技术领域，特别涉及一种耦合式煤粉热解与半焦还原CO₂制取CO的设备。本发明还涉及一种还原CO₂制取CO的方法。

背景技术

利用焦炭还原CO₂制CO是一种将CO₂转化为化工原料的重要技术，该技术在捕集CO₂的同时，还实现了煤粉(低品位的煤焦粉末)的资源化利用。目前，有很多关于制取CO的理论和应用研究，在煤焦还原CO₂的气化反应动力学中提到，还原CO₂的反应温度为900～1050℃，温度越高，所需反应时间越短，但还原过程还需要将原料加热到高温，这就导致煤焦还原CO₂的方法在实际生产中所需的耗能也较高。此外，使用循环流化床来实现上述煤焦还原CO₂，反应效率较高，但煤焦的制备与CO₂的还原是分步进行的，这就存在严重的能量浪费问题。使用煤焦还原CO₂制CO的技术均是分两步进行，第一步是将煤炭加热制焦，第二步为煤焦还原CO₂制CO，两步反应存在能源利用不合理、整个工艺流程较为复杂等问题，严重制约了煤炭化工的可持续发展。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种耦合式煤粉热解与半焦还原CO₂制取CO的设备，可利用CO₂还原过程中产生的高温气体来加热和热解煤粉，简化了制取工艺，提高了热源利用率。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种耦合式煤粉热解与半焦还原CO₂制取CO的设备，包括上下连通设置的两段流化床反应器，上段为热解段，下段为还原段；

所述热解段设有进料装置和排气部，且所述热解段内上下间隔地设有多层层板；所述进料装置用于将物料供入所述热解段内的顶部，所述物料依次经各层所述层板下落后，进入所述还原段；

所述还原段设有排灰口和若干进气口，由所述进气口进入的气流将所述还原段内的物料吹动成流化态；所述排灰口用于排出所述物料和所述气流反应生成的灰渣；

且，由所述还原段进入所述热解段的气流，依次通过各层所述层板后经所述排气部排出，并将各层所述层板处的所述物料吹动成流化态。

进一步的，所述还原段内设有导流结构；于所述气流吹动下，因所述导流结构的引导，所述物料在所述还原段内形成不同的流段。

进一步的，所述导流结构包括设于所述还原段中央的导流筒；所述进气口包括设于所述还原段底部的第三进气口，以及设于所述热解段的侧壁上、并将气流向下引至所述导流筒和所述热解段的内壁之间的第一进气口；所述物料随所述第三进气口进入的气流于所述导流筒内上升而形成第一流段，并随所述第一进气口进入的气流从所述导流筒外部下降而形成第二流段。

进一步的，所述导流筒呈圆筒状，且所述导流筒的底部被构造为喇叭形；所述导流筒下端口与上端口的面积之比为1.0～1.5。