CN101372333A - 碳酸盐热分解生产二氧化碳方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种碳酸盐石料热分解生产二氧化碳的方法和装置。利用加热分解产品CO2作热载体,在窑体外加热后的高温CO2返回密闭的石灰窑中加热分解石料。所述生产CO2的装置包括有密闭的石灰窑,冷却除尘设备、换热器和至少两组蓄热器。石灰窑上部的气体线通过冷却除尘设备、换热器和蓄热器连接到石灰窑中部的进气梁。本发明生产过程简单,节省能源,利用石料分解产生的CO2作热载体,既经济方便,又不会影响产品CO2的组成。装置投资小,无需特殊专用设备,操作简单灵活,适宜大规模连续生产CO2,同时生产高质量的石灰产品。

Description

碳酸盐热分解生产二氧化碳方法和装置
技术领域
本发明涉及一种生产二氧化碳方法和装置,具体说是一种利用碳酸盐石料热分解生产二氧化碳的方法和装置。
背景技术
CO2是重要的原料,广泛用于石油、化工、医药、农业,焊接、制冷、超临界萃取和食品工业等,随着科技和社会的发展,CO2的用途越来越广。目前常见的生产CO2的方法是从富含CO2的气源中变换获得,这些气源主要有油田伴生气、食品发酵气、石灰窑气、高炉气、转炉气、烟道气和甲醇裂解气等。工业上分离提纯CO2的方法有低温蒸馏法、膜分离法、溶剂吸收法和变压吸附法等。这些方法生产CO2成本较高,流程复杂而且受主业生产的限制,不能大规模生产。
利用碳酸盐石料热分解可以同时生产CO2和金属氧化物,如石灰石加热分解生成氧化钙和CO2,菱镁石加热分解生成氧化镁和CO2,是生产CO2的有效途径。但是煅烧过程中分解气体伴随着燃料燃烧的烟气一起从窑体内出来,使得气体中的CO2浓度降低,回收困难,并且燃料中的杂质如硫、磷等在燃烧过程中产生大量有害气体需要分离去除。授权公告号为CN1008807B的中国专利公开了一种“电加热菱镁石生产二氧化碳气体的方法和设备”,用天然菱镁石、白云石作为原料,在特殊设计的密封电炉中,用电加热分解法生产CO2,产生的气体经冷却、压缩、干燥,生产出高纯度CO2。用此方法和设备生产CO2成本低、不污染环境。但是此方法生产CO2仍需要消耗电力,设备规模较小,间歇操作,控制***复杂,生产过程繁琐,无法实现大规模连续生产。
发明内容
为了克服现有技术不足,使CO2生产过程简单、节省能源,又可实现连续大规模生产,同时生产石灰,本发明提供一种对碳酸盐石料加热分解生产CO2的方法和装置。
本发明提供的生产CO2的方法,包括将碳酸盐石料加热分解,生成石灰和CO2,利用CO2作热载体,在窑体外加热后,高温CO2进入密闭的石灰窑加热分解石料。
所述分解产生的CO2一部分循环作热载体,维持石灰窑加热石料的正常量,CO2循环量视装置生产需要确定。
为实现所述生产CO2的方法,本发明提供的装置包括有密闭的石灰窑,石灰窑设有冷却除尘设备,石灰窑上部的气体线和冷却除尘设备连接。石灰窑气体出口或冷却除尘设备与窑体外加热设备连接,窑体外加热设备的出口连接到石灰窑的中部进气口。
为使装置密封,所述石灰窑的原料入口和成品灰出口设有隔离罐。所述CO2进气口为进气梁式结构,进气梁梁体的下部或/和侧面设有进气孔。石灰窑中部设有1~2排进气梁,每排设1~5根。
所述窑体外加热设备为至少两组蓄热器,每组1~5台,蓄热器设有燃烧器,两组蓄热器交替运行。石灰窑设有密闭的出料通道,助燃风机通过出料通道连接到蓄热器的燃烧器,与燃料线会合。所述蓄热器中蓄热体使用的材料为耐火材料、陶瓷或钢制材料。蓄热体的形状为球状、块状、峰窝状或者其混合,不排除其它材质或形状的蓄热体。
与现有技术相比,本发明的优点是:生产过程简单,节省能源,利用热分解所产生的CO2产品作热载体,在窑体外加热后再返回窑体中煅烧碳酸盐石料,既经济方便,又不会影响产品CO2的组成。装置投资小,无需特殊专用设备,操作简单灵活,适用的原料广泛,适宜大规模连续生产CO2,同时生产高质量的石灰产品。
附图说明
图1为本发明生产CO2装置的流程示意图;
图2石灰窑进料口和石灰产品出料口隔离罐示意图。
具体实施方式
本发明所述生产CO2的装置如图1所示,包括有石灰窑2及相配套的进、出料设备,冷却除尘设备1。装置还包括换热器8和两组蓄热器7。石灰窑2上部的气体管线通过冷却除尘设备1、换热器8和蓄热器7连接到石灰窑的中部进气梁3。石灰窑中部设有一排,共三根进气梁3,进气梁梁体的下部设有进气孔,进气孔数量和开孔面积根据生产负荷确定,本实施例开孔数为10个。蓄热器设有燃烧器,燃料线和助燃风线连接到蓄热器7的燃烧器。石灰窑成品灰出口与密闭出料通道5连接,助燃风机11通过出料通道5连接到蓄热器的燃烧器与燃料线会合。蓄热器使用的蓄热体为陶瓷球状体。为使装置密封,所述石灰窑的原料入口设有进料隔离罐15,成品灰出口设有出料隔离罐16。石灰窑出口和出料通道5的出料口12处设有密封设备4。
蓄热器工作原理:两组蓄热器7a、7b,每组一台。两组蓄热器加热、放热交替运行,当蓄热器7a加热时,7b处于放热状态。此时关闭阀门6c、6d,打开阀门6a、6b、6e,燃料经6b进入燃烧器,助燃风由助燃风机11鼓风、在出料通道5预热后经6a与燃料会合并燃烧,加热蓄热器中的蓄热体13,烟气通过阀门6e,经换热器8与循环热载体CO2换热后经除尘器17、引风机9和烟囱10放空。7a放热时,关闭阀门6a、6b、6e,打开阀门6c、6d,循环热载体CO2经过7a,从蓄热体13取出热量进入进气梁3。两组蓄热器的切换根据温度设定,到达设定温度后自动切换,切换温度根据生产使用的原料确定。蓄热器7的燃烧器可以为固体燃料燃烧器、气体燃料燃烧器或液体燃料燃烧器,本实施例为气体燃料燃烧器。
进料和出料隔离罐工作原理:加料时先关闭进料隔离罐15的下密封阀14,然后打开上密封阀14放入石料,关闭上密封阀。通过进气阀6f和出气阀6g,置换进料隔离罐15中的空气,然后打开下密封阀14,将石料放入石灰窑2体内。出料时先关闭上、下密封阀,通过进气阀6f和出气阀6g,用CO2气置换出料隔离罐16中的空气,打开上密封阀,放下产品灰,关闭上密封阀,打开下密封阀放出产品灰。使用隔离罐是为了保持石灰窑和***隔绝空气。
CO2的生产过程为:从石灰窑2上部出来的热分解气体经冷却除尘设备1除去灰尘后,一部分CO2出装置到精制区,一部分在***内用作循环热载体,经换热器8与蓄热器7出来的烟气换热后,进入蓄热器7从热载体13取出热量,高温CO2气体离开蓄热器经进气梁3进入石灰窑2体内加热石料,石料加热后分解成为气体CO2和石灰。固体物运行过程为:碳酸盐石料经进料隔离罐15进入石灰窑2,热分解后产品灰向下经过出料隔离罐16进入出料通道5,在出料通道产品灰把热量传给助燃风,然后经出料口12出装置,整个过程自动化控制。
上述生产CO2的装置所用原料为石灰石、白云石和菱镁石。三种原料生产CO2的工艺条件和产品情况如表1所示:
表1 各种原料生产CO2工艺条件和产品情况
 
原料 CO2出蓄热器温度,℃ CO2循环量,% 出装置CO2纯度,%
石灰石 1200~1300 20~40 99.0
白云石 1000~1100 20~40 99.01
菱镁石 500~600 20~40 99.20

Claims (10)

1.一种生产CO2的方法,包括将碳酸盐石料加热分解,生成产品CO2和石灰,其特征是:利用CO2作热载体,在窑体外加热后,高温CO2进入密闭的石灰窑(2)中加热分解石料。
2.根据权利要求1所述的生产CO2的方法,其特征是:所述石料分解产生的CO2一部分循环作热载体,维持石灰窑加热石料的正常量。
3.一种按权利要求1或2所述方法生产CO2的装置,包括有密闭的石灰窑(2),石灰窑设有冷却除尘设备(1),石灰窑上部的气体线和冷却除尘设备连接,其特征是:石灰窑气体出口或冷却除尘设备与窑体外加热设备连接,窑体外加热设备的出口连接到石灰窑的中部进气口。
4.根据权利要求3所述的生产CO2的装置,其特征是:所述石灰窑(2)的原料入口设有进料隔离罐(15),成品灰出口设有出料隔离罐(16)。
5.根据权利要求3或4所述的生产CO2的装置,其特征是:所述窑体外加热设备为至少两组蓄热器(7),每组1~5台;蓄热器设有燃烧器。
6.根据权利要求5所述的生产CO2的装置,其特征是:所述装置设有换热器(8),换热器的入口与石灰窑(2)气体出口或冷却除尘设备(1)出口连接,出口与蓄热器(7)连接。
7.根据权利要求6所述的生产CO2的装置,其特征是:所述石灰窑设有密闭的出料通道(5),助燃风机(13)通过出料通道(5)连接到蓄热器(7)的燃烧器。
8.根据权利要求3或4所述的生产CO2的装置,其特征是:所述循环CO2在石灰窑的进气口为进气梁(3)式结构,进气梁梁体的下部或/和侧面设有进气孔。
9.根据权利要求8所述的生产CO2的装置,其特征是:石灰窑(2)中部设有1~2排所述进气梁(3),每排1~5根。
10.根据权利要求5所述的生产CO2的装置,其特征是:所述蓄热器(7)中蓄热体(13)使用的材料为耐火材料、陶瓷或钢制材料;蓄热体的形状为球状、块状、峰窝状或者其混合。
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