【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种以二氧化碳为基础化工原料生产光气的反应装置及方法，属于光气制备。
技术介绍
1、二氧化碳是主要的温室气体，同时也是一种重要的碳资源，将二氧化碳转化为增值化学品，是实现二氧化碳减排的重要技术途径之一，但是，由于缺乏工业适用的二氧化碳资源化利用技术，目前尚无法将二氧化碳大规模、高效率、低成本地转化为增值化学品，因此，研发工业适用的二氧化碳资源化利用新技术，是能源环境科学亟待解决的重大现实问题。
2、光气是一种重要的有机反应中间体，广泛应用于农药、医药、工程塑料、染料、造纸等领域，目前工业上通常采用一氧化碳和氯气为原料生产光气(cl2+co＝cocl2)，cl2主要来源于氯碱工艺(电解水和氯化钠)，co主要来源于煤化工，这种方法工艺流程长、设备占地面积大、原料气净化工序复杂、污染严重，因此开发新型光气合成工艺具有重要的意义。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题和不足，本专利技术提出了一种以二氧化碳为基础化工原料生产光气的反应装置，主要包括电磁感应加热反应炉、热交换装置和二氧化碳原料气预热装置。利用这一反应装置系统及方法，可以使二氧化碳与碳发生反应，生成一氧化碳烟气。一氧化碳烟气进入热交换装置，与二氧化碳原料气发生热交换，使一氧化碳烟气余热得到有效利用。降温后的一氧化碳烟气经除尘净化处理后，与氯碱工艺生成的氯气反应，生成光气。
2、本专利技术所述的电磁感应加热反应炉，其内部设有竖式金属管，满足技术要求的金属管材料为钼、钨、钒、铌、镍、铁中一种
3、本专利技术所述的一氧化碳烟气热交换装置，它的高温气体入口与电磁感应加热反应炉的一氧化碳烟气出口连接，在热交换装置中，一氧化碳烟气与二氧化碳原料气发生热交换，使一氧化碳烟气中的余热得到有效利用。从热交换装置排出的一氧化碳烟气，经收尘、净化处理后，用以合成光气。
4、本专利技术所述的二氧化碳原料气预热装置，其内部设有竖式耐火材料圆形长管，管内放置有直径3～8厘米的金属球，满足技术要求的金属球材料为钼、钨、钒、铌、镍、铁中的一种，或其中一种合金。耐火材料圆形长管外壁包裹有耐高温石棉保温层，保温层外侧设置有螺旋形气体导管，满足技术要求的气体导管材料为氮化铝、氧化镁、氮化硅和刚玉中的一种。管内流过二氧化碳原料气，用以降低二氧化碳原料气预热装置的外表温度，竖式耐火材料圆形长管外部缠绕有电磁感应线圈，电磁感应线圈与交流电相通。二氧化碳原料气预热装置的底部设有二氧化碳气体入口，顶部设有高温二氧化碳气体出口。在原料气预热装置中，将二氧化碳原料气加热到1000℃～1200℃，底吹进入电磁感应加热反应炉中，用作制取一氧化碳的原料气。
5、一种以二氧化碳为基础化工原料生产光气的系统的应用方法，其具体步骤在于：
6、步骤一，通过碳原料加料斗和碳封闭仓向电磁感应加热反应炉的竖式金属管中加入碳块，达到反应室体积的三分之二；
7、步骤二，将二氧化碳原料气分为三部分，一部分通入热交换装置中，一部分通入电磁感应加热反应炉的螺旋形气体导管中，一部分通入二氧化碳原料气预热装置的螺旋形气体导管中，升温后的三部分二氧化碳气体合并进入二氧化碳原料气预热装置中，将二氧化碳原料气加热至1000℃～1200℃；
8、步骤三，将升温至1000℃～1200℃的二氧化碳原料气通入到电磁感应加热反应炉的竖式金属管中，与反应炉中的碳块反应，生成一氧化碳烟气，反应过程中生成的灰渣从反应炉底部排出；
9、步骤四，在电磁感应加热反应炉的加料斗中加入碳块，使其进入反应炉中，以补充化学反应消耗的碳；
10、步骤五，一氧化碳烟气从电磁感应加热反应炉中排出后，进入二氧化碳原料气预热装置中，将热量传递给二氧化碳原料气，经收尘、净化处理后，脱除一氧化碳烟气中的粉尘和含硫杂质，得到的一氧化碳进入光气合成装置中，与氯碱工艺生成的氯气反应，生成光气。
11、本专利技术的有益效果
12、(1)传统光气化工工艺采用煤作为基础化工原料生产一氧化碳，本申请提出的方法采用二氧化碳和碳为原料生产一氧化碳，从化学反应方程式可以看出(co2+c＝2co)，本申请提出的方法可以减少二氧化碳排放，即每生成1摩尔的一氧化碳，只需要0.5摩尔碳，而传统方法需要1摩尔碳。
13、(2)二氧化碳光/电催化还原是目前研究较多的一种二氧化碳资源化利用技术，这种方法存在电解池结构复杂、电极性能不稳定、二氧化碳转化效率低、生产规模小等问题，无法实现大规模工业化应用，与二氧化碳光/电化学还原法相比，本专利技术提出的方法具有效率高、成本低、工业适用性强等优点，实现了热能的最大化利用，因而具有广阔的工业化应用前景。
14、(3)与传统电阻加热和燃料燃烧加热方式不同，本专利技术采用的加热方式是电磁感应加热，这种方法属于非接触式加热，具有高效、快速、精确控制等特点，且不易引入杂质。
15、(4)二氧化碳是主要的温室气体，同时也是一种重要的碳资源，将二氧化碳转化为有用化学品，实现碳资源循环利用，是实现二氧化碳减排的重要技术途径之一，但到目前为止，尚没有任何一项工业新技术可以将二氧化碳大规模、高效率、低成本地转化为有用化学品。本申请提出的方法可以将二氧化碳连续、稳定、高效地转化为一氧化碳，进而合成光气，具有良好的工业适用性。
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1.一种以二氧化碳为基础化工原料生产光气的反应装置，其特征在于：包括电磁感应加热反应炉(1)、热交换装置(2)和二氧化碳原料气预热装置(3)；
2.根据权利要求1所述的以二氧化碳为基础化工原料生产光气的反应装置，其特征在于：所述反应装置系统还包括光气合成装置，从热交换装置(3)中排出的烟气经收尘、净化处理后进入到光气反应装置中，利用氯碱工艺生产的氯气也进入到光气反应装置中。
3.根据权利要求1所述的以二氧化碳为基础化工原料生产光气的反应装置，其特征在于：所述电磁感应加热反应炉(1)中金属管和二氧化碳原料气预热装置(2)中金属材料为钼、钨、钒、铌、镍、铁中的一种，或其合金中的一种。
4.根据权利要求1所述的以二氧化碳为基础化工原料生产光气的反应装置，其特征在于：所述电磁感应加热反应炉(1)和二氧化碳原料气预热装置(2)的螺旋形气体导管材料为氮化铝、碳化硅、氧化镁、氮化硅或刚玉中的一种。
5.根据权利要求1所述的以二氧化碳为基础化工原料生产光气的反应装置，其特征在于：所述电磁感应加热反应炉(1)电磁感应线圈分为独立三段，控制上段温度为7
6.一种根据权利要求2所述的以二氧化碳为基础化工原料生产光气的反应装置的应用方法，其特征在于具体步骤如下：
...【技术特征摘要】
1.一种以二氧化碳为基础化工原料生产光气的反应装置，其特征在于：包括电磁感应加热反应炉(1)、热交换装置(2)和二氧化碳原料气预热装置(3)；
2.根据权利要求1所述的以二氧化碳为基础化工原料生产光气的反应装置，其特征在于：所述反应装置系统还包括光气合成装置，从热交换装置(3)中排出的烟气经收尘、净化处理后进入到光气反应装置中，利用氯碱工艺生产的氯气也进入到光气反应装置中。
3.根据权利要求1所述的以二氧化碳为基础化工原料生产光气的反应装置，其特征在于：所述电磁感应加热反应炉(1)中金属管和二氧化碳原料气预热装置(2)中金属材料为钼、钨、钒、铌、镍、铁中的一种，或其合金...
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