CN205500795U - 一种将二氧化碳转化为一氧化碳的转化炉 - Google Patents

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洪天波
穆根来
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Abstract

本实用新型涉及一种将二氧化碳转化为一氧化碳的转化炉，转化炉体内从下至上为辐射段（1）和对流段（2），原料气进口（N1）和原料气出口（N2）位于对流段（2）上，转化气进口（N3）和转化气出口（N4）位于辐射段（1），CO2与H2混合后的原料气从原料气进口（N1）进入对流段（2）中加热，加热完毕后原料气从原料气出口（N2）出来进入净化塔中去除杂质，净化塔出来的原料气通过转化气进口（N3）进入到转化炉体内的辐射段（1）中加热完成反应，反应过程所需热量由转化炉体底部的气体燃料烧嘴；反应后的气体从转化气出口（N4）出来。本实用新型采用废气CO2作为设备原料，降低制取CO成本，达到节能减排、综合利用等可持续发展要求。

Description

一种将二氧化碳转化为一氧化碳的转化炉
技术领域
本实用新型涉及一种转化炉，尤其是涉及一种将二氧化碳转化为一氧化碳的转化炉。
背景技术
随着全球经济的快速发展，人类向大气中排放的CO2量也在剧增，CO2是“温室效应”的主要气体，也是造成全球变暖的重要原因，我国的CO2排放量十分巨大，CO2作为潜在的碳资源，具有很高的利用价值，因此需寻求一种能够将CO2转化为其他有用的资源。
发明内容
本实用新型设计了一种将二氧化碳转化为一氧化碳的转化炉，其解决的技术问题是二氧化碳作为造成全球变暖的主要因素之一，温室气体的减排乃至降低其在大气中的浓度，已成为各国共同面对的重大挑战。
为了解决上述存在的技术问题，本实用新型采用了以下方案：
一种将二氧化碳转化为一氧化碳的转化炉，包括转化炉体和净化塔，其特征在于：转化炉体内从下至上为辐射段（1）和对流段（2），原料气进口（N1）和原料气出口（N2）位于对流段（2）上，转化气进口（N3）和转化气出口（N4）位于辐射段（1），CO2与H2混合后的原料气从原料气进口（N1）进入对流段（2）中加热，加热完毕后原料气从原料气出口（N2）出来进入净化塔中去除杂质，净化塔出来的原料气通过转化气进口（N3）进入到转化炉体内的辐射段（1）中加热完成反应，反应过程所需热量由转化炉体底部的气体燃料烧嘴；反应后的气体从转化气出口（N4）出来。
进一步，对流段（2）上端通过变径段（3）与烟囱（4）连接。
进一步，所述烟囱（4）中设有破风圈（5）。
该将二氧化碳转化为一氧化碳的转化炉具有以下有益效果：
（1）本实用新型采用废气CO2作为设备原料，降低制取CO成本，达到节能减排、综合利用等可持续发展要求。
（2）本实用新型满足转化反应上部反应速度快，吸热量大的要求，辐射段效率高的要求。
附图说明
图1是本实用新型将二氧化碳转化为一氧化碳的转化炉结构示意图。
附图标记说明：
1—辐射段；2—对流段；3—变径段；4—烟囱；5—破风圈；N1—原料气进口；N2—原料气出口；N3—转化气进口；N4—转化气出口。
具体实施方式
下面结合图1，对本实用新型做进一步说明：
本实用新型转化炉即为一种能够将CO2通过转化反应，生成CO的转化反应炉，反应后生成的CO又可作为一种重要的化工原料用于生产其他化工产品。
设备采用二氧化碳（CO2）和氢气（H2）按1：1比例混合送入转化炉对流段，通过燃气加热至700℃左右的高温，在催化剂作用下反应生成CO和H2O。再将CO净化提纯至需要的纯度。
如图1所示，本实用新型转化炉N1为原料气进口，N2为原料气出口，N3为转化气进口，N4为转化气出口。
原料CO2中按比例加入H2，混合均匀后从原料气进口N1进入，经炉子的对流段2加热至约350℃后，从原料气出口N2出来进入净化塔，将气体中的有害杂质脱除，再从转化气进口N3进入，经炉子的辐射段1加热至700℃左右，在炉管内的专用催化剂催化作用下，发生复杂的转化反应，CO2和H2生产出少量甲烷、一氧化碳和水的平衡混合物。反应后的转化气从转化气出口N4出来后进入另外的冷却工序和提纯工序。
整台炉子入口温度约350℃，出口温度约700℃，入口压力常压，出口压力也为常压。
1、转化炉结构选择；
转化炉为造气装置的核心设备，转化炉结构形式主要有：顶烧炉、侧烧炉、阶梯炉和底烧炉等，但目前广泛应用的炉型只有底烧和侧烧两种，其选择主要取决于下列因素：转化炉大小、应用场合和燃料种类。
转化炉的尺寸是十分重要的。一般说来，较大的转化炉不宜采用侧烧炉，因其烧嘴过多而常常必需将辐射室分成两个（或更多）炉膛。顶烧炉因其烧嘴少，结构紧凑，则较适合于大型转化炉。
在燃料种类的适应性方面，侧烧炉只局限于使用燃料气及汽化后的石脑油和液化石油气；而底烧炉因其烧嘴型式众多，可以使用各种气体和液体燃料。
根据上述分析，本实用新型通过对生产规模、燃料种类、催化剂性能要求、换热方案以及施工安装、检修、合金钢用量等多方面的综合比较，并考虑了节省投资、生产稳妥可靠等因素，选择炉型为：底部烧嘴供热。
2、转化炉管的选择；
转化炉管是在高温高压下工作的，所以对材料要求比较苛刻。目前，国内已引进HP、HK系列的离心浇涛管，在相同条件下，HP系列炉管和HK系列炉管相比，具有使用温度高，许用应力大的特点，因此，本炉子采用HP系列炉管。
本实用新型转化炉是基于CO2制CO热力学数据及该部分催化剂性能进行设计。在CO2气体中按1:1比例配入氢气H2，混合原料经转化炉对流段2预热至～350℃，进入转化炉辐射段1。在催化剂的作用下，发生复杂的转化反应，从而生产出甲烷、一氧化碳、二氧化碳和水的平衡混合物。反应方程式如下：
CO2+H2=CO+H2O。
反应过程所需热量由转化炉底部的气体燃料烧嘴提供，出转化炉～700℃高温转化气经余热回收后，温度降至360℃，进入冷却部分冷却至常温后即为产品CO混合物。
上面结合附图对本实用新型进行了示例性的描述，显然本实用新型的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围内。

Claims (3)

1. 一种将二氧化碳转化为一氧化碳的转化炉，包括转化炉体和净化塔，其特征在于：转化炉体内从下至上为辐射段（1）和对流段（2），原料气进口（N1）和原料气出口（N2）位于对流段（2）上，转化气进口（N3）和转化气出口（N4）位于辐射段（1），CO2与H2混合后的原料气从原料气进口（N1）进入对流段（2）中加热，加热完毕后原料气从原料气出口（N2）出来进入净化塔中去除杂质，净化塔出来的原料气通过转化气进口（N3）进入到转化炉体内的辐射段（1）中加热完成反应，反应过程所需热量由转化炉体底部的气体燃料烧嘴；反应后的气体从转化气出口（N4）出来。
2.根据权利要求1所述将二氧化碳转化为一氧化碳的转化炉，其特征在于：对流段（2）上端通过变径段（3）与烟囱（4）连接。
3.根据权利要求2所述将二氧化碳转化为一氧化碳的转化炉，其特征在于：所述烟囱（4）中设有破风圈（5）。
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