[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

说明书

本发明涉及一种以氢气与二氧化碳为原料制备一氧化碳的装置，包括反应器组件、分离组件和铁基载氧体，其中反应器组件包括依次串联的空气反应器、氢气反应器、二氧化碳反应器，分离组件包括第一气固分离器、第二气固分离器和第三气固分离器，一氧化碳由第三气固分离器产出；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。与现有技术相比，本发明可以高转化率地将CO₂转化为CO，同时解决生产过程中热量来源以及循环载体再生问题；利用本发明中三联床式的反应器，可以生产出化工过程中最需要的CO。

技术领域

本发明涉及能源化工技术领域，尤其是涉及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。

背景技术

如今，一氧化碳已成为合成多种化工产品的重要原料，尤其是以一氧化碳为基本原料的有机合成化学的研究已引起人们的极大关注，另外随着全球“温室气体排放”以及“环境保护”问题的日益严峻，加强对二氧化碳的利用和捕集，减小对环境的影响，在未来可持续能源系统中，终究会逐渐摒弃传统的煤制一氧化碳。通过捕集或分离收集的二氧化碳为原料制备一氧化碳是一个重要的研究方向。

然而，在现有的绿色生产一氧化碳的工艺过程中，以硫酸为脱水剂的甲酸分解法，会对设备造成严重腐蚀，而且废酸处理麻烦，因此，在一氧化碳的生产过程中，如何设计一套适用于二氧化碳转化为一氧化碳的装置以及生产工艺，并且进一步提高系统效率，是减少排放和保护环境所需要的。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供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，解决在CO₂制备CO的生产过程中热量来源，循环载体再生问题，能够实现将CO₂转化为CO的目的。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明中以氢气与二氧化碳为原料制备一氧化碳的装置，包括反应器组件、分离组件和铁基载氧体，其中具体地：

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

分离组件包括第一气固分离器、第二气固分离器和第三气固分离器，所述的第一气固分离器设于空气反应器与氢气反应器之间，所述的第二气固分离器设于氢气反应器与二氧化碳反应器之间，所述的第三气固分离器设于二氧化碳反应器与空气反应器之间，一氧化碳由第三气固分离器产出；

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。

进一步地，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。

进一步地，所述的空气反应器、氢气反应器、二氧化碳反应器共同构成连续化三联床运行模式。

进一步地，所述的空气反应器、氢气反应器、二氧化碳反应器均为流化床反应器。

进一步地，所述的氢气反应器为鼓泡流化床反应器；

所述的空气反应器、二氧化碳反应器为快速流化床反应器或提升管流化床反应器。

进一步地，所述的铁基载氧体包括铁单质及其氧化物。

进一步地，所述的第一气固分离器、第二气固分离器和第三气固分离器为惯性分离器或旋风分离器。气固分离装置主要分离反应器中产生的气体和固体颗粒。

进一步地，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，控制铁基载氧体的传输并防止反应器之间气体反窜。

进一步地，流动控制组件包括：