【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于煤化工，具体涉及一种co2干熄焦耦合碳热还原制co的方法。
技术介绍
1、全球经济的持续发展伴随着不断增长的能源需求，化石燃料过度燃烧导致空气中二氧化碳(co2)排放量连年攀升，引发了全球变暖、海水酸化、土地沙漠化等一系列环境问题。
2、co2还原制co发展前景广阔，但也极具挑战。从反应机理说，co2热力学稳定，活学惰性强，在还原热力学方面具有很大的挑战性。同时，co2反应存在大量基本步骤和中间体，动力学方面也具有很大的挑战性。
3、专利公开号为cn116876005a的“用于电催化co2还原制co的气相扩散电极、制备方法及应用”通过电催化co2还原制备co。该申请通过金属离子自引发导电聚合物单体原位生长的方法，形成了金属-导电聚合物相扩散电极，由于导电聚合物的特性，该气相扩散电极可以提供较多的成核位点，在达到相似催化效果的同时，减少金属的使用量。但此类方法电耗功率高，难以大规模利用。
4、专利公开号为cn116969458a的“热化学三步循环分解co2制co方法及装置”利用锰氧化物与碳酸盐进行热化学三步循环分解co2制co，但步骤复杂，金属氧化物材料容易烧结、失活，循环再生性能不断下降，技术经济性差。
5、焦炭作为化工、冶金、机械、有色等行业的重要原材料，对于我国经济发展有特殊的地位。然而焦炭制备过程中排放大量co2，吨焦co2排放为400kg/t。而在熄焦过程中释放大量热能，吨红焦显热为50kg标煤/t。目前针对熄焦产生的热能主要通过干熄焦法对红焦显热进行回收利用
6、专利公开号为cn1752180-250a的“用焦炉煤气干熄焦和焦炭脱硫的方法”是采用焦炉煤气代替原来工艺中循环的氮气。焦炉煤气中甲烷含量高达25％以上，而甲烷裂解需要吸收热量，所以与氮气熄焦相比，焦炉煤气熄焦效率更高。同时，焦炉煤气中的氢气科研还原焦炭中的含硫化合物并生成h2s，从而降低焦炭中的硫含量。该专利技术方法采用焦炉煤气代替n2作为冷却气，无需空分系统，降低了投资和运行成本。但该方法中会产生大量氢气，对于焦化企业而言，其焦炉煤气中也含有超过50％的h2难以高效利用。因此在熄焦过程中产生的氢气利用率低，多用于焦炉内燃烧供热，经济性较差。同时，该方法全部全段采用焦炉煤气干熄，耗气量大，成本高。
7、专利公开号为cn101289620a的“干熄焦联产合成气及其下游产品甲醇一体化工艺”采用低压蒸汽或低压蒸汽与焦炉煤气混合气体作为冷却气体，吸收红焦显热，并与红焦发生水煤气反应生成合成气；高温合成气经除尘后通过热量交换生成过热蒸汽，并用于背压式汽轮机发电。但该方法采用蒸汽进行熄焦，产生的合成气也主要为氢气，对于焦化企业而言利用率低，效益较差。同时，该方法也存在干熄过程全部采用同类气体干熄而导致的耗气量大成本高的问题。
8、上述现有co2还原制co方法，由于co2热力学和动力学特性，其反应效率较低，技术经济性较差。上述现有熄焦方法，直接采用氮气熄焦其对红焦显热利用率低。采用焦炉煤气与蒸汽熄焦联产焦炉气其产物主要为氢气，对于焦化行业氢气过剩，难以直接利用，经济性较差。
技术实现思路
1、针对现有干熄焦和co2还原制co方法存在的问题，本专利技术提出一种co2干熄焦耦合碳热还原制co的方法。该方法是以co2为载热和反应气体，在预存段吸收红焦高温显热，冷却焦炭，同时co2与焦炭反应制co过程吸收大量热能；在熄焦段采用n2进行熄焦；co、co2和n2均通过废热锅炉回收热量，冷却后的n2循环利用，co、co2经低温甲醇清洗分离后，co作为合成气可与焦炉氢气合成化学品，co2继续用于预熄焦，实现干熄焦与合成气制备耦合。
2、为实现上述目的，本专利技术是通过以下技术方案来实现：
3、一种co2干熄焦耦合碳热还原制co的方法，包括如下步骤：
4、步骤1：将co2输入干熄焦预存段中，通过co2载热和碳热还原吸收红焦表面高温显热，实现红焦的预熄焦；
5、步骤2：预熄焦结束后，红焦进入熄焦段，输入n2进行熄焦；
6、步骤3：将步骤1中产生的含co、co2的高温气体输送至废热锅炉进行热交换并冷却气体，再经过低温甲醇清洗后分离，分离得到的co作为合成气与焦炉氢气合成化工产品，分离得到的co2继续用于预熄焦；
7、步骤4：将步骤2中产生的高温n2输送至废热锅炉进行热交换并冷却气体，冷却后的n2循环用于熄焦。
8、优选的，所述步骤1中消耗的co2通过焦化厂烟道气补充。
9、优选的，所述步骤1中co2通入量为干熄焦预存段体积的3-20倍。
10、优选的，所述步骤1中co2进入干熄焦预存段内的温度为0-950℃。
11、优选的，所述步骤1中co2进入干熄焦预存段内的温度是由步骤4的高温n2通过热交换进行调节。
12、优选的，所述步骤1中干熄焦预存段红焦的温度为900-1050℃；
13、优选的，所述步骤2中红焦进入熄焦段的温度为800-900℃。
14、优选的，所述步骤2中熄焦至150-250℃后排出焦炭。
15、优选的，所述步骤3中化工产品包括甲醇和乙烯。
16、本专利技术具有如下有益效果：
17、现有的湿法熄焦工艺从熄焦塔顶部直对高温焦炭直接喷淋，高温焦炭快速冷却过程中产生大量废气和有机废水；熄焦废气经塔顶上部除尘后排放，造成严重的粉尘和挥发性有机物污染；同时，湿法熄焦耗水量大，吨焦耗水量大；由于熄焦速率过快，导致焦炭性能指标较低。现有的n2干熄焦法采用废热锅炉回收高温热能，并通过蒸汽发电实现热电能转化，但该方法对红焦的高温显然能量利用率低。干熄焦联产合成气方法采用焦炉煤气熄焦并通过甲烷裂解制备氢气，然而对焦化企业而言，氢气过量难以利用，同时甲烷作为高附加值副产物，用于干熄焦经济性差。与上述现有湿法熄焦、n2干熄焦和干熄焦联产合成气方法相比，本专利技术方法将红焦高温显热(＞900℃)通过co2热化学转化制备co，提高高温显热利用率，减少在高温段因碳熔损导致的焦炭收率下降。在中低温段采用n2熄焦，通过废热锅炉热交换实现热电转化，从而实现红焦显热高效利用。熄焦过程中产生的合成气co可与焦炉氢气生产化工产品(如甲醇、乙烯等)，实现园区内co2循环再利用。
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1.一种CO2干熄焦耦合碳热还原制CO的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种CO2干熄焦耦合碳热还原制CO的方法，其特征在于，所述步骤1中消耗的CO2通过焦化厂烟道气补充。
3.根据权利要求1所述的一种CO2干熄焦耦合碳热还原制CO的方法，其特征在于，所述步骤1中CO2通入量为干熄焦预存段体积的3-20倍。
4.根据权利要求1所述的一种CO2干熄焦耦合碳热还原制CO的方法，其特征在于，所述步骤1中CO2进入干熄焦预存段内的温度为0-950℃。
5.根据权利要求1所述的一种CO2干熄焦耦合碳热还原制CO的方法，其特征在于，所述步骤1中CO2进入干熄焦预存段内的温度是由步骤4的高温N2通过热交换进行调节。
6.根据权利要求1所述的一种CO2干熄焦耦合碳热还原制CO的方法，其特征在于，所述步骤1中干熄焦预存段红焦的温度为900-1050℃。
7.根据权利要求1所述的一种CO2干熄焦耦合碳热还原制CO的方法，其特征在于，所述步骤2中红焦进入熄焦段的温度为800-900℃。
8.根
9.根据权利要求1所述的一种CO2干熄焦耦合碳热还原制CO的方法，其特征在于所述步骤3中化工产品包括甲醇和乙烯。
...【技术特征摘要】
1.一种co2干熄焦耦合碳热还原制co的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种co2干熄焦耦合碳热还原制co的方法，其特征在于，所述步骤1中消耗的co2通过焦化厂烟道气补充。
3.根据权利要求1所述的一种co2干熄焦耦合碳热还原制co的方法，其特征在于，所述步骤1中co2通入量为干熄焦预存段体积的3-20倍。
4.根据权利要求1所述的一种co2干熄焦耦合碳热还原制co的方法，其特征在于，所述步骤1中co2进入干熄焦预存段内的温度为0-950℃。
5.根据权利要求1所述的一种co2干熄焦耦合碳热还原制co的方法，其特征在于，所述步骤1中co2进...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁利静，王潇潇，马纪伟，崔昇，朱聪聪，李芳，
申请(专利权)人：太原科技大学，
类型：发明
国别省市：
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