【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种二氧化碳转碳粉的装置及方法，属于二氧化碳利用。
技术介绍
1、co2捕集、利用与封存(简称ccus)技术是目前能够减缓气候恶化、大幅减少co2排放和可持续性发展的主要技术手段，是未来几十年内极具潜力、极为有效的温室效应解决方案。其中将捕集的co2转化为高附加值的化学品和燃料，从而实现co2资源化利用，是一项重要的碳减排技术，对缓解能源危机和实现碳中和具有重要意义。
2、由于co2具有高热稳定性，其解离需要极高的温度，同时当前对co2的利用主要集中在醇胺溶液吸收、co2催化重整制甲醇等方面。这些工艺主要缺点在于从co2处理源头到最终的产品输出，整个工艺流程长，能耗较高。以醇胺溶液吸收为例，需要复杂的吸收、再生等环节，并且捕集下来的co2如何利用也是一大难题。基于此，本专利技术提出一种直接将co2催化转化为碳粉的方法。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的是提供一种二氧化碳转碳粉的装置及方法，不仅可以减少co2处理流程环节，还能直接将co2变成高附加值的碳粉，助力“双碳”目标的实现。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种二氧化碳转碳粉的装置，该装置包括电加热炉5，竖直放置于电加热炉5内的流化床反应器8，封闭的流化床反应器8内装有液态合金20，通过截止阀11控制加料漏斗12向流化床反应器8中添加液态合金20；所述流化床反应器8下方设有布风板16与锥形布气斗17，通过导管与物料收集
4、所述流化床反应器8外壁与电加热炉5内壁之间设有耐火层21，耐火层21材料可采用磷酸盐耐材、碳化硅耐材、刚玉耐材或氮化硅结合碳化硅产品等。
5、所述液态合金20采用采用镓、镓铟合金、镓锡合金或镓铟锡合金.
6、所述电加热炉5上下两端装有密封盖6和密封卡扣7用于密封流化床反应器8。
7、所述流化床反应器8及密封盖6材料皆采用不锈钢，用密封卡扣固定。
8、所述布风板16形状为圆形，中间开孔，与导管连接；布风板16中间孔外围开多个尺寸相同、分布均匀的小孔。
9、所述锥形布气斗17侧壁开孔排数为10-20排；每排开孔数量为8-20个；孔径为0.5-1.0cm。
10、所述的一种二氧化碳转碳粉的装置的工作方法，该方法包括将co2烟气通入液态合金中，通过加热加压，反应生成碳粉和金属氧化物，其特征在于：所述液态合金20通过加料漏斗12通入流化床反应器8中，通过截止阀11控制加入量；所述co2烟气源1中co2烟气通过锥形布气斗17上的小孔进气，穿过布风板16后进入流化床反应器8与液态合金20反应，通过阀门2和流量控制器4控制co2烟气加入量；n2通过从n2气罐19通过导管从流化床反应器8下端吹入，使液体合金在流化床反应器8中悬浮运动，并使得反应隔绝空气；反应过程中通过电加热炉5加热，通过n2气罐19通入n2加压，通过压力表9与智能温度控制传感器10测量的压力和温度按反应要加压和加热控制；使流化床反应器8内co2气体与液态合金在恒温恒压下反应，反应结束后，剩余co2气体通过排气管13流过co2分析仪15，测量出口的co2浓度；反应后的产物为碳粉和金属氧化物，反应后的产物通过物料收集罐18，进行后续产物分离与表征分析。
11、加压的压力为1-10mpa、加热的温度为200-400℃。
12、恒温恒压下反应时间为2-4h。
13、本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和突出性技术效果：①本专利技术采用了流化床反应器作为反应器，其内部容量大，反应物可持续添加，且反应物在流化床反应器内部悬浮流动，使co2与液态合金充分混合反应，促进了反应物碳粉的生成；②本专利技术采用n2加压的方式隔绝空气进行反应，加快了反应速率，缩短了反应时间，促进了碳粉的生成，提高碳粉的生成量；③本专利技术采用电加热炉对流化床反应器进行加热，电加热炉设备体积小、安装灵活，且热效率高，配合安装在流化床反应器侧壁的智能温度控制传感器使用可对反应器进行精准控温。
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1.一种二氧化碳转碳粉的装置，其特征在于：该装置包括电加热炉(5)，竖直放置于电加热炉(5)内的流化床反应器(8)，封闭的流化床反应器(8)内装有液态合金(20)，通过截止阀(11)控制加料漏斗(12)向流化床反应器(8)中添加液态合金(20)；所述流化床反应器(8)下方设有布风板(16)与锥形布气斗(17)，通过导管与物料收集罐(18)和N2气罐(19)连接，采用N2加压的方式隔绝空气；所述锥形布气斗(17)上布满小孔，通过进气管(3)与CO2烟气源(1)连接，进气管(3)上设置有阀门(2)和流量控制器(4)；所述流化床反应器(8)侧壁通过导线连接有压力表(9)与智能温度控制传感器(10)；排气管(13)一端通入流化床反应器(8)内液态合金上方，另一端连接CO2分析仪(15)；反应物CO2与液态合金在流化床反应器(8)内部悬浮流动，充分混合反应。
2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳转碳粉的装置，其特征在于：所述流化床反应器(8)外壁与电加热炉(5)内壁之间设有耐火层(21)。
3.根据权利要求1所述的一种二氧化碳转碳粉的装置，其特征在于：所述液态合金(
4.根据权利要求1所述的一种二氧化碳转碳粉的装置，其特征在于：所述电加热炉(5)上下两端装有密封盖(6)和密封卡扣(7)用于密封流化床反应器(8)。
5.根据权利要求4所述的一种二氧化碳转碳粉的装置，其特征在于：所述流化床反应器(8)及密封盖(6)材料皆采用不锈钢，用密封卡扣固定。
6.根据权利要求1所述的一种二氧化碳转碳粉的装置，其特征在于：所述布风板(16)形状为圆形，中间开孔，与导管连接；布风板(16)中间孔外围开多个尺寸相同、分布均匀的小孔。
7.根据权利要求1所述的一种二氧化碳转碳粉的装置，其特征在于：所述锥形布气斗(17)侧壁开孔排数为10-20排；每排开孔数量为8-20个；孔径为0.5-1.0cm。
8.权利要求1至7任一项所述的一种二氧化碳转碳粉的装置的工作方法，其特征在于：该方法包括将CO2烟气通入液态合金中，通过加热加压，反应生成碳粉和金属氧化物，其特征在于：所述液态合金(20)通过加料漏斗(12)通入流化床反应器(8)中，通过截止阀(11)控制加入量；所述CO2烟气源(1)中CO2烟气通过锥形布气斗(17)上的小孔进气，穿过布风板(16)后进入流化床反应器(8)与液态合金(20)反应，通过阀门(2)和流量控制器(4)控制CO2烟气加入量；N2通过从N2气罐(19)通过导管从流化床反应器(8)下端吹入，使液体合金在流化床反应器(8)中悬浮运动，并使得反应隔绝空气；反应过程中通过电加热炉(5)加热，通过N2气罐(19)通入N2加压，通过压力表(9)与智能温度控制传感器(10)测量的压力和温度按反应要加压和加热控制；使流化床反应器(8)内CO2气体与液态合金在恒温恒压下反应，反应结束后，剩余CO2气体通过排气管(13)流过CO2分析仪(15)，测量出口的CO2浓度；反应后的产物为碳粉和金属氧化物，反应后的产物通过物料收集罐(18)，进行后续产物分离与表征分析。
9.根据权利要求8所述的工作方法，其特征在于：加压的压力为1-10Mpa、加热的温度为200-400℃。
10.根据权利要求8所述的工作方法，其特征在于：恒温恒压下反应时间为2-4h。
...【技术特征摘要】
1.一种二氧化碳转碳粉的装置，其特征在于：该装置包括电加热炉(5)，竖直放置于电加热炉(5)内的流化床反应器(8)，封闭的流化床反应器(8)内装有液态合金(20)，通过截止阀(11)控制加料漏斗(12)向流化床反应器(8)中添加液态合金(20)；所述流化床反应器(8)下方设有布风板(16)与锥形布气斗(17)，通过导管与物料收集罐(18)和n2气罐(19)连接，采用n2加压的方式隔绝空气；所述锥形布气斗(17)上布满小孔，通过进气管(3)与co2烟气源(1)连接，进气管(3)上设置有阀门(2)和流量控制器(4)；所述流化床反应器(8)侧壁通过导线连接有压力表(9)与智能温度控制传感器(10)；排气管(13)一端通入流化床反应器(8)内液态合金上方，另一端连接co2分析仪(15)；反应物co2与液态合金在流化床反应器(8)内部悬浮流动，充分混合反应。
2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳转碳粉的装置，其特征在于：所述流化床反应器(8)外壁与电加热炉(5)内壁之间设有耐火层(21)。
3.根据权利要求1所述的一种二氧化碳转碳粉的装置，其特征在于：所述液态合金(20)采用镓、镓铟合金、镓锡合金或镓铟锡合金。
4.根据权利要求1所述的一种二氧化碳转碳粉的装置，其特征在于：所述电加热炉(5)上下两端装有密封盖(6)和密封卡扣(7)用于密封流化床反应器(8)。
5.根据权利要求4所述的一种二氧化碳转碳粉的装置，其特征在于：所述流化床反应器(8)及密封盖(6)材料皆采用不锈钢，用密封卡扣固定。
6.根据权利要求1所述的一种二氧化碳转碳粉的装置，其特征在于：所述布风板(16)形状为圆形，中间...
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