本發(fā)明涉及一種基于高爐氧熱制備電石與循環(huán)流化床鈣基制氫聯(lián)合運行系統(tǒng)，屬于燃燒化工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

電石作為有機合成工業(yè)的重要原料，長期以來一直采用固定床電弧法，原料損失嚴重反應(yīng)速率低等工業(yè)不甚完善。近年來，隨著高爐氧熱法制備電石的提出，實現(xiàn)了一爐三使用，既高爐富氧氧熱法熔煉cac2、石灰石中提取炭、高溫低壓煤氣發(fā)生爐完成煤氣化，并綜合利用了煤氣化過程中的余熱和煤灰，煤灰加配料熔融后生成cac2和硅鐵。但氧熱法制備電石過程從反應(yīng)物到生成物均存在雜質(zhì)，生成的碳化鈣中含有雜質(zhì)硅鐵需較為復(fù)雜的提純工藝。

氫能以其清潔、高效、熱值高與利用形式多樣等諸多優(yōu)點，引起人們更多的關(guān)注。采用鈣基煤氣化技術(shù)可實現(xiàn)高純度氫氣制備，且氧化鈣作為鈣基吸附劑來源廣泛，價格低廉，是高溫吸附劑的首選。在反應(yīng)過程中吸附并捕集co2氣體，促進反應(yīng)的正向移動進而得到高純度的氫氣。然而鈣基吸附劑本身也存在一定問題，其機械性能與循環(huán)穩(wěn)定性較差，經(jīng)過多次循環(huán)后，對co2氣體的吸附效率會有明顯下降，氧化鈣本身也會產(chǎn)生一定的燒結(jié)和磨損，從而需要在煤氣化過程中持續(xù)添加新料。

因此，提出一種合理、可行的方案，解決上述問題是至關(guān)重要的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題：本發(fā)提供了一種鈣載體循環(huán)h2-co-c2h2多聯(lián)產(chǎn)協(xié)同co2捕集方法，通過鈣載體不斷循環(huán)轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)煤的綜合提取與利用，在致力于解決鈣基吸附劑多次循環(huán)后吸附效率下降問題，避免鈣基吸附劑資源的浪生產(chǎn)高品質(zhì)h2、co、c2h2的同時捕集整個系統(tǒng)的co2氣體，實現(xiàn)資源高效利用、持續(xù)利用與重復(fù)利用。

技術(shù)方案：本發(fā)明的鈣載體循環(huán)h2-co-c2h2多聯(lián)產(chǎn)協(xié)同co2捕集方法，包括如下步驟：

1）采用超聲-除雜-煅燒-篩分工藝對電石渣漿進行改性處理，將產(chǎn)物作為鈣基吸附劑；

2）將廢棄電石渣漿改性得到的鈣基吸附劑用于煤氣化制氫，參與反應(yīng)后的鈣基吸附劑與焦炭，在o2與富co合成氣存在條件下，分別進行煅燒再生與燃燒，得到再生的鈣基吸附劑，同時捕集co2氣體；

3）所述再生的鈣基吸附劑，部分送入氣化爐，在co與水蒸氣條件下，繼續(xù)完成煤氣化制氫，將另一部分鈣基吸附劑作為電石制備原料送入氧熱法高爐中，得到電石，同時得到富co合成氣；

4）將電石與水反應(yīng)生成c2h2氣體與副產(chǎn)物電石渣漿，將所述步驟3）得到的富co合成氣分為三股，一部分用于氣化爐中的煤氣化制氫，一部分用于煅燒爐中燃燒以提供熱量，一部分經(jīng)過凈化除塵得到高純的co氣體。

進一步的，本發(fā)明方法中，所述步驟2）中的co合成氣為氧熱法高爐中制備電石的副產(chǎn)物，濃度90%以上。

進一步的，本發(fā)明方法中，所述步驟2）中的發(fā)生的吸附劑煅燒與焦炭燃燒，產(chǎn)物均為co2氣體。

進一步的，本發(fā)明方法中，所述步驟3）中的co合成氣為氧熱法高爐中制備電石的副產(chǎn)物，濃度90%以上。

本發(fā)明通過鈣載體與電石渣漿兩種廢棄資源的回收再利用，實現(xiàn)了煤轉(zhuǎn)化為h2-co-c2h2氣體的多聯(lián)產(chǎn)，為煤化工開創(chuàng)了一條新途徑，使煤炭成為清潔能源。

有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點：

1）解決了廢棄電石渣漿的工業(yè)排放與處理問題，電石渣漿中含有大量的ca(oh)2，提出采用超聲法對含水量較多的電石渣漿除水，進而除去干燥后電石渣的雜志成分，經(jīng)過煅燒與篩分后，可得到cao固體，將其用于煤氣化過程中的鈣基吸附劑，在水蒸氣存在條件下，可得到高純度氫氣；

2）解決了鈣基吸附劑多次循環(huán)后吸附效率大大降低的問題，提出將多次反應(yīng)后的鈣基吸附劑（煅燒后的吸附劑，主要成分為cao）部分送入高爐中，作為電石制備的原料。吸附劑減少的部分由新鮮的碳酸鈣補充，成功解決鈣基吸附劑效率降低的問題；

3）傳統(tǒng)技術(shù)中，采用caco3作為原料進行電石制備，高溫下caco3分解后產(chǎn)生較多的co2氣體，降低了高爐中產(chǎn)氣的品質(zhì)，使得氣體中co濃度大幅度降低。將原%料改為cao后，可制備得到更高純度的co氣體，理論濃度可達95%；

4）將富co合成氣通入氣化爐，co氣體在氣化爐中發(fā)生水汽變換，生成h2與co2氣體，產(chǎn)生的co2氣體又被電石渣改性的吸附劑吸收，因此可提高系統(tǒng)的h2產(chǎn)量；

5）從高爐中產(chǎn)生的富co合成氣，一部分通入煅燒爐中在o2中燃燒。氣化爐中未反應(yīng)的焦炭同樣在o2中燃燒，從而為反應(yīng)器提供充足的熱量。其產(chǎn)物與碳酸鈣煅燒后的產(chǎn)物相同，均為co2氣體，因此，可以在保證系統(tǒng)熱量平衡條件下，在煅燒爐中捕集系統(tǒng)產(chǎn)生的所有co2氣體。

6）高爐中富co合成氣中同樣含有較多的有害氣體cos，將其通入氣化爐中后，氣化爐中的cao剛好與cos反應(yīng)，降低有害氣體排放。

附圖說明

圖1鈣載體循環(huán)h2-co-c2h2多聯(lián)產(chǎn)協(xié)同co2捕集流程框圖。

圖2鈣載體循環(huán)轉(zhuǎn)換示意圖。

圖3典型反應(yīng)器下鈣載體循環(huán)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。

如圖1、圖2所示，為鈣載體循環(huán)實現(xiàn)h2-co-c2h2多聯(lián)產(chǎn)協(xié)同co2捕集流程框圖。采用工業(yè)廢棄的電石渣漿，經(jīng)過超聲-除雜提取其中的氫氧化鈣，再經(jīng)過煅燒-篩分，得到鈣基吸附劑，用于氣化爐的煤氣化制高純度氫氣。經(jīng)過煅燒爐后，又將生成的碳酸鈣煅燒分解為cao，同時釋放出co2氣體。再生后的鈣基吸附劑（cao）部分返回氣化爐用于煤氣化，另一部分作為氧熱法高爐原料制備電石。氧熱法高爐得到電石，同時產(chǎn)生副產(chǎn)物富co合成氣，分為三部分利用：一部分用于氣化爐co與水蒸氣重整，以提高氫氣產(chǎn)量；一部分用于煅燒爐的燃燒以提供反應(yīng)的熱量；剩余部分經(jīng)過除塵進行儲存。氧熱法高爐得到的電石與水反應(yīng)得到用于有機合成的c2h2氣體如此往復(fù)。圖3所示為典型反應(yīng)器下鈣載體循環(huán)實例圖，采用雙聯(lián)流化床實現(xiàn)鈣基吸附劑的cao與caco3轉(zhuǎn)換，經(jīng)過氧熱法高爐后，由cao轉(zhuǎn)換為cac2，生成的電石與水反應(yīng)后又得到ca(oh)2，經(jīng)過系列處理后又得到鈣基吸附劑?；谝陨嫌懻摽芍摲椒ㄍㄟ^鈣載體循環(huán)的形式，完成了煤轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)h2、co等燃料氣與有機合成氣c2h2，實現(xiàn)了鈣載體的廢棄利用、循環(huán)利用與高效利用。

上述實施例僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和等同替換，這些對本發(fā)明權(quán)利要求進行改進和等同替換后的技術(shù)方案，均落入本發(fā)明的保護范圍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種鈣載體循環(huán)H2?CO?C2H2多聯(lián)產(chǎn)協(xié)同CO2捕集方法，將工業(yè)生產(chǎn)的電石渣漿進行超聲?除雜?煅燒工藝后，作為鈣基吸附劑重新用于煤氣化并制制備高濃度氫氣，煤氣化反應(yīng)后的固體混合物主要成分為CaCO3與未轉(zhuǎn)化的焦炭，將其在O2氣氛下煅燒爐后捕集CO2氣體，生成的CaO部分繼續(xù)用于煤氣化制氫，另一部分作為電石原料煉制CaC2，同時得到富CO合成氣，將其分別作為1）煤氣化原料以提高氫氣產(chǎn)量；2）燃燒以提供系統(tǒng)熱量；3）經(jīng)除雜等處理后，儲存。生成的電石進一步與水反應(yīng)得到C2H2氣體與電石渣漿，如此往復(fù)。通過鈣載體的廢棄利用與再循環(huán)，實現(xiàn)了高純度H2?CO?C2H2氣體的多聯(lián)產(chǎn)協(xié)同CO2氣體捕集。

技術(shù)研發(fā)人員：向文國;孫朝;陳時熠
受保護的技術(shù)使用者：東南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.01.25
技術(shù)公布日：2017.08.18