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一种金属镁及其氢化物的多联产生产系统

阅读:196发布:2021-07-28

专利汇可以提供一种金属镁及其氢化物的多联产生产系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种金属镁及其氢化物的多联产生产系统,包括电石生产装置、结晶室、镁精炼 粉碎 装置、反应锅、氢 氧 化镁 煅烧 炉、氢氧化镁集装箱和惰性气体管路。 回转窑 的电石液出口连接到反应锅的电石液进口,氢氧化镁集装箱连接到氢氧化镁煅烧炉,氢氧化镁煅烧炉的氧化镁出口连接到反应锅的氧化镁进口,惰性气体管路分别连接到氢氧化镁煅烧炉和反应锅的氧化镁进口,镁蒸气出口连接到结晶室。结晶室的固体出口通过镁精炼粉碎装置连接到金属镁集装箱,气体出口通过引 风 机连接到惰性气体管路。本发明有效的利用各个工艺过程的热量,节能环保,实现了金属镁、氢化镁、纯 碳 枫 能源 和电 力 多种产品的多联产,经济效益可观。,下面是一种金属镁及其氢化物的多联产生产系统专利的具体信息内容。

1.一种金属镁及其氢化物的多联产生产系统,包括电石生产装置,所述电石生产装置设有回转窑(1)和金属镁集装箱(15),其特征是:所述系统设有结晶室(8)、镁精炼粉碎装置(9)、反应锅(10)、氢化镁煅烧炉(28)、氢氧化镁集装箱(41)和惰性气体管路(16),所述反应锅(10)包括锅体(33)和锅盖(42),所述锅体上设有电石液进口(31)、氧化镁进口(11)、镁蒸气出口(32)、支(43)、夹紧件(44)、加热电极(45)和加热线圈(30),所述锅体上氧化镁进口(11)设置在反应锅底部或侧部或顶部;所述回转窑的电石液出口连接到反应锅的电石液进口,所述氢氧化镁集装箱连接到氢氧化镁煅烧炉,所述氢氧化镁煅烧炉的氧化镁出口连接到反应锅的氧化镁进口,所述惰性气体管路分别连接到氢氧化镁煅烧炉的氧化镁出口和反应锅的氧化镁进口,所述镁蒸气出口连接到结晶室;所述结晶室的固体出口通过镁精炼粉碎装置连接到金属镁集装箱,气体出口通过引机(29)连接到惰性气体管路;所述反应锅连接到电石生产装置的电石原料预热器(34)。
2.根据权利要求1所述金属镁及其氢化物的多联产生产系统,其特征是:所述电石生产装置包括电石原料仓、回转窑(1)、余热发电设备(2)、柯来浦单元(3)、变换分离设备(4)、二氧化提纯设备(5)、安氢生产单元(6)、金属镁集装箱(15)、有害物质脱除设备(37)、金属氢化镁集装箱(26)、原料预热器(34)和二氧化碳成品罐(49);所述回转窑设有窑体、原料入口、电石液出口、烧嘴(46)和烟气出口,所述窑体的外部设有密封箱(48),所述烧嘴(46)与助燃气管路和燃料管路连接,烧嘴(46)的助燃气体为混合气,混合比例氧气∶二氧化碳为0:
100-100:0;所述电石原料仓通过原料预热器连接到原料入口,所述烟气出口通过原料预热器、余热发电设备、有害物质脱除设备和柯来浦单元连接到变换分离设备,所述柯来浦单元和余热发电设备分别电路连接到电输送设备;所述变换分离设备出口分为三路,一路连接到安氢生产单元,一路连接到二氧化碳提纯设备,一路连接到烧嘴的助燃气管路和燃料管路;所述安氢生产单元设有金属镁入口和氢化镁出口,所述金属镁入口与金属镁集装箱连接,所述氢化镁出口与金属氢化镁集装箱连接;所述二氧化碳提纯设备分别连接到二氧化碳成品罐(49)和烧嘴的助燃气管路、燃料管路;所述变换分离设备设有加口(14),所述氢氧化镁煅烧炉(28)通过加水口连接到变换分离设备,作为变换分离设备的部分反应原料。
3.根据权利要求2所述金属镁及其氢化物的多联产生产系统,其特征是:所述系统设有枫能源制备单元,所述枫能源制备单元设有反应产物换热器(51)、粉碎机(17)、分离装置(7)、碳提纯设备(27)和纯碳枫能源储仓,所述反应锅的一路依次与反应产物换热器、粉碎机、分离装置、碳提纯设备和纯碳枫能源储仓连接;所述反应锅的另一路和分离装置底部出口连接到电石生产装置的电石原料预热器(34)。
4.根据权利要求3所述金属镁及其氢化物的多联产生产系统,其特征是:所述电石生产装置设有功能性气化炉(35)和灰渣冷却器(47),所述功能性气化炉设有烧嘴(46)、烟气出口和灰渣出口;所述烧嘴与助燃气管路和燃料管路连接,烧嘴(46)的助燃气体为混合气,所述烟气出口与回转窑的窑膛入口连接,所述灰渣出口通过灰渣冷却器(47)连接到灰渣仓;
所述柯来浦单元分别通过循环换热介质管路(25)与安氢生产单元(6)、变换分离设备(4)、灰渣冷却器(47)、结晶室(8)中的结晶管(54)和反应产物换热器(51)循环连接。
5.根据权利要求1所述金属镁及其氢化物的多联产生产系统,其特征是:所述柯来浦单元(5)包括膨胀机(18)、发电机(19)、氢气热压缩设备(20)和中间再热器(21);所述膨胀机出口通过氢气热压缩设备连接到膨胀机入口,所述膨胀机与发电机轴连接,所述发电机与外部电力系统电路连接;所述氢气热压缩设备(20)为多级梯级利用模式,每个梯级可以由多个反应床组成,每一个反应床的运行模式既可以采用内部金属氢化物直接抽出更换模式,又可以采用间接换热模式,也可以采用热载体加热模式或电加热模式,反应床内金属氢化物主要以稀土为主或其他物质,从而使柯来浦单元内部的氢气通过循环换热介质管路(25)带入的热量加热升压后进入膨胀机(18)做功,带动发电机(19)发电;所述柯来浦单元(5)也可以采用具有朗肯循环的带有压缩膨胀联合循环装置的复合式柯来浦单元,进一步提高系统的总体效率。
6.根据权利要求1所述金属镁及其氢化物的多联产生产系统,其特征是:所述安氢生产单元(6)包括至少两台吸氢反应器(23)、金属氢化物更换装置(24)、金属镁集装箱(15)和金属氢化镁集装箱(26);所述吸氢反应器的金属氢化物出口通过金属氢化物更换装置分别与金属镁集装箱和金属氢化镁集装箱连接,所述吸氢反应器通过循环换热介质管路(25)与柯来浦单元(3)循环连接,形成循环回路;所述金属氢化物更换装置(24)可以采用重力输送、机械输送、气力输送真空输送、液力输送、电磁输送的其它方法或它们的组合,从而达到更换相应物料的目的,可靠的实现在吸氢反应器(23)和金属镁集装箱(15)、金属氢化镁集装箱(26)之间氢化镁和金属镁的物料更换的任何方法;所述金属氢化物更换装置(24)既可以更换氢化镁和金属镁,也可以更换氢化镁和氢氧化镁,也可以更换氢化镁和氧化镁,也可以更换氢化镁和氢氧化镁-氧化镁的混合物,也可以更换金属镁和氢氧化镁,也可以更换金属镁和氧化镁,也可以更换金属镁和氢氧化镁-氧化镁的混合物,也可以更换能与氢气结合形成金属氢化物或/和能与水反应放出氢气的金属或该金属与其他物质的混合物与该金属和其他物质的混合物的氢氧化物或/和氧化物;允许用包括煅烧后的白石的含镁物质作为吹入含镁原料代替氧化镁使用。
7.根据权利要求1所述金属镁及其氢化物的多联产生产系统,其特征是:所述结晶室(8)下部设有镁蒸气进口(52),上部设有惰性气体出口(53),结晶室设有至少一支结晶管(54),所述结晶管插入结晶室的侧壁;所述镁蒸气入口与反应锅(10)的镁蒸气出口(32)连接,所述惰性气体出口通过引风机连接到惰性气体管路(16)。
8.根据权利要求1所述金属镁及其氢化物的多联产生产系统,其特征是:所述氢化镁再生装置包括电石生产装置、结晶室(8)、镁精炼粉碎装置(9)、反应锅(10)、氢氧化镁煅烧炉(28)、氢氧化镁集装箱(41)和惰性气体管路(16);电石生产装置包括电石原料仓、回转窑(1)、余热发电设备(2)、柯来浦单元(3)、变换分离设备(4)、二氧化碳提纯设备(5)、安氢生产单元(6)、金属镁集装箱(15)、有害物质脱除设备(37)、金属氢化镁集装箱(26)、原料预热器(34)、二氧化碳成品罐(49);回转窑设有窑体、原料入口、电石液出口、烧嘴和烟气出口,窑体的外部设有密封箱(48),烧嘴燃料入口与燃料管路连接,助燃气体入口与助燃气管路连接;电石原料仓通过原料预热器连接到原料入口,回转窑的烟气出口通过原料预热器、余热发电设备、有害物质脱除设备和柯来浦单元连接到变换分离设备,柯来浦单元和余热发电设备电力输出电缆与系统外部的电力输送设备连接;变换分离设备(4)的出口分为三路,一路连接到安氢生产单元,一路连接到二氧化碳提纯设备,一路连接到烧嘴的助燃气管路和燃料管路;安氢生产单元设有金属镁入口和氢化镁出口,金属镁入口与金属镁集装箱连接,氢化镁出口与金属氢化镁集装箱连接;柯来浦单元分别通过循环换热介质管路(25)与变换分离设备(4)、安氢生产单元(6)和结晶室(8)中的结晶管(54)连接;回转窑的电石液出口连接到反应锅(10)的电石液进口,氢氧化镁集装箱连接到氢氧化镁煅烧炉,氢氧化镁煅烧炉的氧化镁出口连接到反应锅的氧化镁进口,惰性气体管路(16)分别连接到氢氧化镁煅烧炉的氧化镁出口和反应锅的氧化镁进口,镁蒸气出口连接到结晶室;
结晶室的固体出口通过镁精炼粉碎装置连接到金属镁集装箱,气体出口通过引风机(29)连接到惰性气体管路;回转窑(1)的循环回料通过循环加料口(12),进入原料预热器(34)与电石生产产生的一氧化碳尾气换热后连接到进料口,出料口连接到反应锅(10);在与窑头罩、窑尾罩连接的动静密封件鱼鳞片外设有二氧化碳气体密封箱(48),密封箱的压力高于回转窑的窑内压力,保证回转窑内的气体与外界空气有效隔绝;变换分离设备设有氢气出口和二氧化碳出口,氢气出口连接到安氢生产单元(6),二氧化碳出口连接到二氧化碳提纯设备(5)及烧嘴的燃料管路入口和助燃气管路;二氧化碳提纯设备出口连接到二氧化碳成品罐(49);柯来浦单元通过循环换热介质管路(25),与变换分离设备(4)、安氢生产单元(6)和结晶室(8)中的结晶管(54)循环连接,分别连接形成循环回路,回收以上设备的余热:变换分离设备(4)中一氧化碳与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气放出的化学反应热,安氢生产单元(6)内镁系金属吸氢放出的热量和结晶室(8)中的结晶管(54)镁冷凝放出的热量;柯来浦单元连接的循环换热介质管路(25)的循环换热介质是稳定的气体、液体、固体介质或以上的混合物;循环换热介质管路(25)的循环换热介质从柯来浦单元出来,经过变换分离设备(4)、安氢生产单元(6)和结晶室(8)中的结晶管(54),回收以上设备的余热,换热升温后,返回柯来浦单元;所述氢化镁再生装置使用氧气、含原料、纯碳(枫能源)和氢氧化镁,最终产物为氢化镁、二氧化碳和电力输出,将纯碳枫能源和纯氧送入烧嘴(46)中进行气化产生以一氧化碳为主的混合气,烧嘴(46)的助燃气体为混合气,混合比例氧气∶二氧化碳为0:100-100:0,纯碳枫能源由二氧化碳风力输送到烧嘴进行功能性气化,功能性气化就是原料纯碳枫能源与气化剂纯氧在烧嘴(46)内不完全燃烧生成一氧化碳和少量其它气体,气化时可添加部分二氧化碳气体作为稀释剂,并在完成气化的同时实现控温等多种功能;气化温度为1000-3000℃,进入回转窑逆流加热循环回料生产电石,循环回料由电石、含钙原料、纯碳和蓄热材料组成,同时补加枫能源;煅烧后的窑尾烟气的温度高达500-2000℃,烟气出口通过原料预热器(34)、余热发电设备(2)、有害物质脱除设备(37)与柯来浦单元(3)连接,从柯来浦单元(3)出来后连接到变换分离设备(4),从变换分离设备(4)分离出来的二氧化碳连接到二氧化碳提纯设备(5),提纯后的二氧化碳一路进入成品罐,另一路连接到烧嘴的燃料管路和助燃气管路,从变换分离设备(4)分离出来的氢气进入安氢生产单元(6);电石出料后直接进入反应锅(10)中,从氢化镁集装箱(26)中氢化镁使用后回收回来的氢氧化镁进入氢氧化镁集装箱(41),从氢氧化镁集装箱(41)中进入氢氧化镁煅烧炉(28)加热煅烧生成氧化镁,副产水蒸气通过加水口(14)进入变换分离设备(4),作为变换分离设备(4)的部分反应原料,氧化镁由循环的惰性气体带入反应锅(10),从反应锅底部或侧部或顶部吹入,氧化镁与液体电石在1000-2500℃反应,生成金属镁蒸气、含钙原料和碳,反应是吸热反应,热量由液体电石和熔化的蓄热材料的凝固热提供;金属镁蒸气与惰性气体在常压或真空0.01-100kPa(绝对压力)的作用下,由反应锅(10)的顶部出口进入结晶室(8),镁蒸气在结晶室内冷凝成粗品镁锭,惰性气体由引风机抽吸循环使用;粗品镁锭进入镁精炼粉碎装置(9),生产出高纯度的金属镁粉,加入到金属镁集装箱(15)中,高纯度的金属镁粉作为自用金属镁粉从金属镁集装箱(15)加入到安氢生产单元,与氢气反应生产安氢产品氢化镁;粗品镁锭也可以仅粉碎,不精炼,然后加入到金属镁集装箱(15)中;反应锅多个并列,生产为间歇操作,首先将液体电石和蓄热材料加入反应锅中,锅盖密封,由于比重不同,蓄热材料和电石分层,液体电石上浮,蓄热材料下沉;从底部通入携带有氧化镁的惰性气体,气体进入有搅拌和上浮作用,携带的氧化镁首先通过蓄热材料层加热到1000-2500℃,上浮至液体电石层后,预热后的氧化镁与液体电石反应生成含钙原料、碳和金属镁蒸气;镁蒸气由镁蒸气出口(32)与惰性气体共同抽出,进入结晶室(8),镁蒸气冷凝固化形成镁锭,惰性气体循环使用;当反应锅(10)中蓄热材料趋于凝固时,停止加入氧化镁,加入的氧化镁全部或基本反应完成,氧化镁生成金属镁蒸气进入结晶室(8)中回收后,留在反应锅内的反应产物冷凝收缩,打开锅盖整体倒出,带热循环回收至回转窑进料口;蓄热材料根据反应实际需要可以采用也可以不采用,添加数量可多可少;可以采用加热线圈或加热电极辅助加热,提供镁冶炼过程的反应热量,使加入的氧化镁尽可能反应完全;允许用煅烧后的白云石代替氧化镁作为吹入原料使用;烧嘴使用的含碳原料为纯碳(枫能源),整个生产装置无污染物排放,可以将整套装置安装在城市中或安氢加氢站的子站,作为氢化镁的再生装置,反应锅出料产物无需经过分离循环使用;安氢加氢站的子站为各安氢加氢站基站提供加有保护气的氢化镁集装箱,并回收装有氢氧化镁的氢氧化镁集装箱;整套装置热量充分回收利用,能源运输成本较低,只需要运来纯氧和枫能源,运走二氧化碳,降低了生产成本,环境友好。

说明书全文

一种金属镁及其氢化物的多联产生产系统

技术领域

[0001] 本发明属于工业炉技术领域,涉及一种金属镁及其氢化物的多联产生产系统。

背景技术

[0002] 回转窑炉或称回转窑,在冶金工业中用于矿石直接还原矿物的焙烧粘土矿物的焙烧,以及各种散状原料的焙烧挥发、离析和干燥作业。传统工业炉窑通过炉膛氧化环境煅烧含镁原料、含原料获得氧化镁、氧化钙的产品,不能有效利用余热,热效率低,产品的活性和质量较差。
[0003] 传统的镁金属采用皮江法生产,需要的氧化镁原料要求含量高,生产过程在高真空下进行,产品镁锭纯度低。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种金属镁及其氢化物的多联产生产系统,以改变工业炉的传统工作模式,在实现物料的煅烧、控温和排渣的同时进行气化,得到金属镁及其氢化物产品,同时还可以副产纯能源、高纯度二氧化碳和电产品。
[0005] 本发明的技术方案是:金属镁及其氢化物的多联产生产系统,包括电石生产装置,电石生产装置设有回转窑和金属镁集装箱。系统设有结晶室、镁精炼粉碎装置、反应锅、氢氧化镁煅烧炉、氢氧化镁集装箱和惰性气体管路,反应锅包括锅体和锅盖,锅体上设有电石液进口、氧化镁进口、镁蒸气出口、支、夹紧件、加热电极和加热线圈,锅体上氧化镁进口设置在反应锅底部或侧部或顶部。回转窑的电石液出口连接到反应锅的电石液进口,氢氧化镁集装箱连接到氢氧化镁煅烧炉,氢氧化镁煅烧炉的氧化镁出口连接到反应锅的氧化镁进口,惰性气体管路分别连接到氢氧化镁煅烧炉的氧化镁出口和反应锅的氧化镁进口,镁蒸气出口连接到结晶室。结晶室的固体出口通过镁精炼粉碎装置连接到金属镁集装箱,气体出口通过引机连接到惰性气体管路。反应锅连接到电石生产装置的电石原料预热器。
[0006] 电石生产装置包括电石原料仓、回转窑、余热发电设备、柯来浦单元、变换分离设备、二氧化碳提纯设备、安氢生产单元、金属镁集装箱、有害物质脱除设备、金属氢化镁集装箱、原料预热器和二氧化碳成品罐。回转窑设有窑体、原料入口、电石液出口、烧嘴和烟气出口,窑体的外部设有密封箱,烧嘴与助燃气管路和燃料管路连接,烧嘴的助燃气体为混合气,混合比例氧气∶二氧化碳为0:100-100:0。电石原料仓通过原料预热器连接到原料入口,烟气出口通过原料预热器、余热发电设备、有害物质脱除设备和柯来浦单元连接到变换分离设备,柯来浦单元和余热发电设备分别电路连接到电力输送设备。变换分离设备出口分为三路,一路连接到安氢生产单元,一路连接到二氧化碳提纯设备,一路连接到烧嘴的助燃气管路和燃料管路。安氢生产单元设有金属镁入口和氢化镁出口,金属镁入口与金属镁集装箱连接,氢化镁出口与金属氢化镁集装箱连接。二氧化碳提纯设备分别连接到二氧化碳成品罐和烧嘴的助燃气管路、燃料管路。变换分离设备设有加口,氢氧化镁煅烧炉通过加水口连接到变换分离设备,作为变换分离设备的部分反应原料。
[0007] 系统设有枫能源制备单元,枫能源制备单元设有反应产物换热器、粉碎机、分离装置、碳提纯设备和纯碳枫能源储仓,反应锅的一路依次与反应产物换热器、粉碎机、分离装置、碳提纯设备和纯碳枫能源储仓连接。反应锅的另一路和分离装置底部出口连接到电石生产装置的电石原料预热器。电石生产装置设有功能性气化炉和灰渣冷却器,功能性气化炉设有烧嘴、烟气出口和灰渣出口烧嘴与助燃气管路和燃料管路连接,烧嘴(46)的助燃气体为混合气,烟气出口与回转窑的窑膛入口连接,灰渣出口通过灰渣冷却器连接到灰渣仓。柯来浦单元分别通过循环换热介质管路与安氢生产单元、变换分离设备、灰渣冷却器、结晶室中的结晶管和反应产物换热器循环连接。
[0008] 柯来浦单元包括膨胀机、发电机、氢气热压缩设备和中间再热器。膨胀机出口通过氢气热压缩设备连接到膨胀机入口,膨胀机与发电机轴连接,发电机与外部电力系统电路连接。氢气热压缩设备为多级梯级利用模式,每个梯级可以由多个反应床组成,每一个反应床的运行模式既可以采用内部金属氢化物直接抽出更换模式,又可以采用间接换热模式,也可以采用热载体加热模式或电加热模式,反应床内金属氢化物主要以稀土为主或其他物质,从而使柯来浦单元内部的氢气通过循环换热介质管路带入的热量加热升压后进入膨胀机做功,带动发电机发电。所述柯来浦单元也可以采用具有朗肯循环的带有压缩膨胀联合循环装置的复合式柯来浦单元,进一步提高系统的总体效率。
[0009] 安氢生产单元包括至少两台吸氢反应器、金属氢化物更换装置、金属镁集装箱和金属氢化镁集装箱。吸氢反应器的金属氢化物出口通过金属氢化物更换装置分别与金属镁集装箱和金属氢化镁集装箱连接,吸氢反应器通过循环换热介质管路与柯来浦单元循环连接,形成循环回路。金属氢化物更换装置可以采用重力输送、机械输送、气力输送、真空输送、液力输送、电磁输送的其它方法或它们的组合,从而达到更换相应物料的目的,可靠的实现在吸氢反应器和金属镁集装箱、金属氢化镁集装箱之间氢化镁和金属镁的物料更换的任何方法。金属氢化物更换装置既可以更换氢化镁和金属镁,也可以更换氢化镁和氢氧化镁,也可以更换氢化镁和氧化镁,也可以更换氢化镁和氢氧化镁-氧化镁的混合物,也可以更换金属镁和氢氧化镁,也可以更换金属镁和氧化镁,也可以更换金属镁和氢氧化镁-氧化镁的混合物,也可以更换能与氢气结合形成金属氢化物或/和能与水反应放出氢气的金属或该金属与其他物质的混合物与该金属和其他物质的混合物的氢氧化物或/和氧化物。
[0010] 结晶室下部设有镁蒸气进口,上部设有惰性气体出口,结晶室设有至少一支结晶管,结晶管插入结晶室的侧壁。镁蒸气入口与反应锅的镁蒸气出口连接,惰性气体出口通过引风机连接到惰性气体管路。允许用包括煅烧后的白石的含镁物质作为吹入含镁原料代替氧化镁使用。
[0011] 氢化镁再生装置包括电石生产装置、结晶室、镁精炼粉碎装置、反应锅、氢氧化镁煅烧炉、氢氧化镁集装箱和惰性气体管路。电石生产装置包括电石原料仓、回转窑、余热发电设备、柯来浦单元、变换分离设备、二氧化碳提纯设备、安氢生产单元、金属镁集装箱、有害物质脱除设备、金属氢化镁集装箱、原料预热器、二氧化碳成品罐。回转窑设有窑体、原料入口、电石液出口、烧嘴和烟气出口,窑体的外部设有密封箱,烧嘴燃料入口与燃料管路连接,助燃气体入口与助燃气管路连接。电石原料仓通过原料预热器连接到原料入口,回转窑的烟气出口通过原料预热器、余热发电设备、有害物质脱除设备和柯来浦单元连接到变换分离设备,柯来浦单元和余热发电设备电力输出电缆与系统外部的电力输送设备连接。变换分离设备的出口分为三路,一路连接到安氢生产单元,一路连接到二氧化碳提纯设备,一路连接到烧嘴的助燃气管路和燃料管路。安氢生产单元设有金属镁入口和氢化镁出口,金属镁入口与金属镁集装箱连接,氢化镁出口与金属氢化镁集装箱连接。柯来浦单元分别通过循环换热介质管路与变换分离设备、安氢生产单元和结晶室中的结晶管连接。回转窑的电石液出口连接到反应锅的电石液进口,氢氧化镁集装箱连接到氢氧化镁煅烧炉,氢氧化镁煅烧炉的氧化镁出口连接到反应锅的氧化镁进口,惰性气体管路分别连接到氢氧化镁煅烧炉的氧化镁出口和反应锅的氧化镁进口,镁蒸气出口连接到结晶室。结晶室的固体出口通过镁精炼粉碎装置连接到金属镁集装箱,气体出口通过引风机连接到惰性气体管路。
[0012] 回转窑的循环回料通过循环加料口,进入原料预热器与电石生产产生的一氧化碳尾气换热后连接到进料口,出料口连接到反应锅。在与窑头罩、窑尾罩连接的动静密封件鱼鳞片外设有二氧化碳气体密封箱,密封箱的压力高于回转窑的窑内压力,保证回转窑内的气体与外界空气有效隔绝。变换分离设备设有氢气出口和二氧化碳出口,氢气出口连接到安氢生产单元,二氧化碳出口连接到二氧化碳提纯设备及烧嘴的燃料管路入口和助燃气管路。二氧化碳提纯设备出口连接到二氧化碳成品罐。柯来浦单元通过循环换热介质管路,与变换分离设备、安氢生产单元和结晶室中的结晶管循环连接,分别连接形成循环回路,回收以上设备的余热。变换分离设备中一氧化碳与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气放出的化学反应热,安氢生产单元内镁系金属吸氢放出的热量和结晶室中的结晶管镁冷凝放出的热量。柯来浦单元连接的循环换热介质管路的循环换热介质是稳定的气体、液体、固体介质或以上的混合物。循环换热介质管路的循环换热介质从柯来浦单元出来,经过变换分离设备、安氢生产单元和结晶室中的结晶管,回收以上设备的余热,换热升温后,返回柯来浦单元。
[0013] 氢化镁再生装置使用氧气、含钙原料、纯碳(枫能源)和氢氧化镁,最终产物为氢化镁、二氧化碳和电力输出,将纯碳枫能源和纯氧送入烧嘴中进行气化产生以一氧化碳为主的混合气,烧嘴的助燃气体为混合气,混合比例氧气∶二氧化碳为0:100-100:0,纯碳枫能源由二氧化碳风力输送到烧嘴进行功能性气化,功能性气化就是原料纯碳枫能源与气化剂纯氧在烧嘴内不完全燃烧生成一氧化碳和少量其它气体,气化时可添加部分二氧化碳气体作为稀释剂,并在完成气化的同时实现控温等多种功能。气化温度为1000-3000℃,进入回转窑逆流加热循环回料生产电石,循环回料由电石、含钙原料、纯碳和蓄热材料组成,同时补加枫能源。煅烧后的窑尾烟气的温度高达500-2000℃,烟气出口通过原料预热器、余热发电设备、有害物质脱除设备与柯来浦单元连接,从柯来浦单元出来后连接到变换分离设备,从变换分离设备分离出来的二氧化碳连接到二氧化碳提纯设备,提纯后的二氧化碳一路进入成品罐,另一路连接到烧嘴的燃料管路和助燃气管路,从变换分离设备分离出来的氢气进入安氢生产单元。电石出料后直接进入反应锅中,从氢化镁集装箱中氢化镁使用后回收回来的氢氧化镁进入氢氧化镁集装箱,从氢氧化镁集装箱中进入氢氧化镁煅烧炉加热煅烧生成氧化镁,副产水蒸气通过加水口进入变换分离设备,作为变换分离设备的部分反应原料,氧化镁由循环的惰性气体带入反应锅,从反应锅底部或侧部或顶部吹入,氧化镁与液体电石在1000-2500℃反应,生成金属镁蒸气、含钙原料和碳,反应是吸热反应,热量由液体电石和熔化的蓄热材料的凝固热提供。金属镁蒸气与惰性气体在常压或真空0.01-100kPa(绝对压力)的作用下,由反应锅的顶部出口进入结晶室,镁蒸气在结晶室内冷凝成粗品镁锭,惰性气体由引风机抽吸循环使用。粗品镁锭进入镁精炼粉碎装置,生产出高纯度的金属镁粉,加入到金属镁集装箱中,高纯度的金属镁粉作为自用金属镁粉从金属镁集装箱加入到安氢生产单元,与氢气反应生产安氢产品氢化镁。粗品镁锭也可以仅粉碎,不精炼,然后加入到金属镁集装箱(15)中。
[0014] 反应锅多个并列,生产为间歇操作,首先将液体电石和蓄热材料加入反应锅中,锅盖密封,由于比重不同,蓄热材料和电石分层,液体电石上浮,蓄热材料下沉。从底部通入携带有氧化镁的惰性气体,气体进入有搅拌和上浮作用,携带的氧化镁首先通过蓄热材料层加热到1000-2500℃,上浮至液体电石层后,预热后的氧化镁与液体电石反应生成含钙原料、碳和金属镁蒸气。镁蒸气由镁蒸气出口与惰性气体共同抽出,进入结晶室,镁蒸气冷凝固化形成镁锭,惰性气体循环使用。当反应锅中蓄热材料趋于凝固时,停止加入氧化镁,加入的氧化镁全部或基本反应完成,氧化镁生成金属镁蒸气进入结晶室中回收后,留在反应锅内的反应产物冷凝收缩,打开锅盖整体倒出,带热循环回收至回转窑进料口。蓄热材料根据反应实际需要可以采用也可以不采用,添加数量可多可少。可以采用加热线圈或加热电极辅助加热,提供镁冶炼过程的反应热量,使加入的氧化镁尽可能反应完全。允许用煅烧后的白云石代替氧化镁作为吹入原料使用。
[0015] 烧嘴使用的含碳原料为纯碳(枫能源),整个生产装置无污染物排放,可以将整套装置安装在城市中或安氢加氢站的子站,作为氢化镁的再生装置,反应锅出料产物无需经过分离循环使用。安氢加氢站的子站为各安氢加氢站基站提供加有保护气的氢化镁集装箱,并回收装有氢氧化镁的氢氧化镁集装箱。整套装置热量充分回收利用,能源运输成本较低,只需要运来纯氧和枫能源,运走二氧化碳,降低了生产成本,环境友好。
[0016] 本发明金属镁及其氢化物的多联产生产系统,通过将含碳原料和气化剂送入功能性气化炉中进行气化产生以一氧化碳为主的混合气,气化的同时加热并煅烧装入的含钙原料,在高温下含钙原料与碳反应生成碳化钙,进一步碳化钙在高温下与氧化镁反应生成镁蒸气、氧化钙和碳。镁蒸气进入结晶室,在结晶室内将镁蒸气冷凝下来形成镁锭。回转窑尾气经变换分离设备获得氢气,氢气送到安氢生产装置与金属镁粉反应生产氢化镁产品。反应锅的固体产物通过跳汰分离装置分离得到纯碳产品(枫能源)。
[0017] 本发明采用功能性气化炉将碳的气化、物料的煅烧、碳化钙生产、碳化钙高温还原氧化镁等多个工艺过程集中在一个系统中完成,最大限度的利用了各个工艺单元中产生的热量,降低了金属镁生产工艺的能耗。,同时实现了氢化镁、二氧化碳和电力多种产品的多联产,产品多样,经济可观,并将全部的二氧化碳加以回收利用,减少了环境污染。本发明采用氧热法生产电石,电石还原法生产金属镁,可以使用低纯度的氧化镁原料,生产过程在常压或弱真空高温下进行,生产高纯度的镁粉。附图说明
[0018] 图1为本发明金属镁及其氢化物的多联产生产装置的示意图;图2为本发明另一实施例的示意图;
图3为本发明柯来浦单元的示意图;
图4为本发明安氢生产装置的示意图;
图5为本发明反应锅结构的示意图;
图6为结晶室的结构示意图;
其中:1—回转窑、2—余热发电设备、3—柯来浦单元、4—变换分离设备、5—二氧化碳提纯设备、6—安氢生产单元、7—分离装置、8—结晶室、9—镁精炼粉碎装置、10—反应锅、
11—氧化镁进口、12—循环物料进口、13—补加原料进口、14—加水口、15—金属镁集装箱、
16—惰性气体管路、17—粉碎机、18—膨胀机、19—发电机、20—氢气热压缩设备、21—中间再热器、23—吸氢反应器、24—金属氢化物更换装置、25—循环换热介质管路、26—金属氢化镁集装箱、27—碳提纯设备、28—氢氧化镁煅烧炉、29—引风机、30—加热线圈、31—电石液进口、32—镁蒸气出口、33—锅体、34—原料预热器、35—功能性气化炉、36—保温层、
37—有害物质脱除设备、38—耐火砖、39—液态电石层、40—液态蓄热材料层、41—氢氧化镁集装箱、42—锅盖、43—支耳、44—夹紧件、45—加热电极、46—烧嘴、47—灰渣冷却器、
48—密封箱、49—二氧化碳成品罐、50—蓄热材料输送管线、51—反应产物换热器、52—镁蒸气进口、53—惰性气体出口、54—结晶管。

具体实施方式

[0019] 下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例,本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。
[0020] 实施例1本发明金属镁及其氢化物的多联产生产系统如图1所示,包括电石生产装置,结晶室8、镁精炼粉碎装置9、枫能源制备单元、反应锅10、氢氧化镁煅烧炉28、氢氧化镁集装箱41和惰性气体管路16。电石生产装置包括电石原料仓、回转窑1、功能性气化炉35、灰渣冷却器47、余热发电设备2、柯来浦单元3、变换分离设备4、二氧化碳提纯设备5、安氢生产单元6、金属镁集装箱15、有害物质脱除设备37、金属氢化镁集装箱26、原料预热器34、二氧化碳成品罐
49。回转窑设有窑体、原料入口、电石液出口和烟气出口,窑体的外部设有密封箱48,功能性气化炉设有烧嘴46、烟气出口和灰渣出口。功能性气化炉35的烧嘴燃料入口与燃料管路连接,助燃气体入口与助燃气管路连接,烟气出口与回转窑的窑膛入口连接,灰渣出口通过灰渣冷却器连接到灰渣仓。电石原料仓通过原料预热器连接到原料入口,回转窑的烟气出口通过原料预热器、余热发电设备、有害物质脱除设备和柯来浦单元连接到变换分离设备,柯来浦单元和余热发电设备电力输出电缆与系统外部的电力输送设备连接。变换分离设备4的出口分为三路,一路连接到安氢生产单元,一路连接到二氧化碳提纯设备,一路连接到烧嘴的助燃气管路和燃料管路,变换分离设备4设有加水口14。柯来浦单元通过循环换热介质管路25,与安氢生产单元6、变换分离设备4、灰渣冷却器47、结晶室8中的结晶管54和反应产物换热器51分别连接形成循环回路,回收以上设备的余热:安氢生产单元6内镁系金属吸氢放出的热量,变换分离设备4中一氧化碳与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气放出的化学反应热,灰渣冷却器47中冷却冷凝热,结晶室8中的结晶管54镁冷凝放出的热量和反应产物换热器51中剩余电石和氧化钙的冷却热。柯来浦单元连接的循环换热介质管路25的循环换热介质采用二氧化碳。低温循环换热介质从柯来浦单元出来,经过安氢生产单元6、变换分离设备4、灰渣冷却器47、结晶室8中的结晶管54和反应产物换热器51,回收以上设备的余热,换热升温后,返回柯来浦单元。
[0021] 回转窑1的循环回料通过循环加料口12,进入原料预热器34与电石生产产生的一氧化碳尾气换热后连接到进料口,出料口连接到反应锅10。在与窑头罩、窑尾罩连接的动静密封件鱼鳞片外设有二氧化碳气体密封箱48,密封箱的压力高于回转窑的窑内压力,保证回转窑内的气体与外界空气有效隔绝。变换分离设备设有氢气出口和二氧化碳出口,氢气出口连接到安氢生产单元6,二氧化碳出口连接到二氧化碳提纯设备5及烧嘴的燃料输送气入口和助燃气体管路。焦粉管路连接到燃烧设备的燃料输送气入口,二氧化碳提纯设备出口连接到食品级或工业级二氧化碳成品罐49。
[0022] 如图3所示,柯来浦单元3包括膨胀机18、发电机19、氢气热压缩设备20和中间再热器21,膨胀机出口通过氢气热压缩设备连接到膨胀机入口,膨胀机与发电机轴连接,发电机与外部电力系统电路连接。氢气作为做功介质,在低温低压下与稀土金属在氢气热压缩设备20中反应生成金属氢化物,该金属氢化物受热后放出高温高压的氢气,推动膨胀机做功发电,膨胀过程中抽出进入中间再热器21中加热提高氢气的做功能力,从膨胀机出来的做功后的低温低压氢气返回氢气热压缩设备20再次吸氢循环使用。氢气热压缩设备20有六台氢气热压缩反应器,每台交替吸氢、放氢。实际生产中,柯来浦单元还可以变换为多种形式,如梯级利用形式或增设有机朗肯循环低温余热发电装置的形式,保证能够利用各种温度的余热源。所谓梯级利用形式是指氢气热压缩设备20设有18个金属氢化物反应床,金属氢化物反应床在低温下吸收低压氢气,在高温下放出高压氢气;18个金属氢化物反应床设置成3级,每级有6个金属氢化物反应床,上一级金属氢化物反应床的放氢温度高于下一级金属氢化物反应床的放氢温度,上一级的吸氢温度也高于下一级的吸氢温度,上一级金属氢化物反应床吸氢时放出的热量供给下一级金属氢化物反应床使用,实现热量的梯级利用;膨胀机18为多级膨胀机,每一级设有抽气口和进气口,上一级的抽出口通过中间再热器21连接到下一级的进气口。柯来浦单元增设有机朗肯循环低温余热发电装置,进一步提高效率。
[0023] 如图4所示,安氢生产单元包括至少两台吸氢反应器23、金属氢化物更换装置24、金属镁集装箱15和金属氢化镁集装箱26。金属镁集装箱15装有高纯度的金属镁粉,带有高纯度二氧化碳保护气,金属镁入口与金属镁集装箱连接,金属氢化镁集装箱26装有由金属镁吸收氢气后形成的金属氢化镁,也带有高纯度二氧化碳保护气,吸氢反应器23的金属氢化物出口通过金属氢化物更换装置分别与金属镁集装箱15和金属氢化镁集装箱26连接。金属氢化物更换装置24通过气力、液力或机械方式完成金属镁集装箱内金属镁粉进入吸氢反应器23以及吸氢反应器23内的金属镁粉吸收氢气后形成的金属氢化镁进入金属氢化镁集装箱的物料转移过程。
[0024] 如图5所示,反应锅10包括锅体33和锅盖42,反应锅10上设有电石液进口31、氧化镁进口11、镁蒸气出口32、支耳43、夹紧件44和加热电极45。锅体内部砌筑耐火砖38和保温层36,耐火砖为氧化锆材质。反应锅10允许设置辅助加热的加热线圈30和加热电极45。反应锅10要求严格密封。回转窑的电石液出口连接到电石液进口,氢氧化镁集装箱连接到氧化镁煅烧炉,氧化镁煅烧炉的氧化镁出口连接到反应锅的氧化镁进口,惰性气体管路16分别连接到氧化镁煅烧炉和反应锅的氧化镁进口,镁蒸气出口连接到结晶室。结晶室的固体出口通过镁精炼粉碎装置连接到金属镁集装箱,气体出口通过引风机29连接到惰性气体管路。反应锅固体出料倒出后,送到枫能源制备单元。
[0025] 枫能源制备单元设有反应产物换热器51、粉碎机17、跳汰分离装置、碳提纯设备27和纯碳枫能源储仓,反应锅依次与反应产物换热器、粉碎机、跳汰分离装置、碳提纯设备和纯碳枫能源储仓连接。反应锅的另一路和跳汰分离装置底部出口连接到电石生产装置的电石原料预热器34。柯来浦单元通过循环换热介质管路25与反应产物换热器循环连接。
[0026] 如图6所示,结晶室8下部设有镁蒸气进口52,上部设有惰性气体出口53,结晶室设有4支结晶管54,结晶管插入结晶室的侧壁。镁蒸气入口与反应锅10的镁蒸气出口32连接,惰性气体出口通过引风机29连接到惰性气体管路16,结晶管54通过循环换热介质管路25与柯来浦单元3连接。
[0027] 保温层为耐火和保温双层材料,锅体33是由铸铁铸造而成,耐火砖38为纯度较高的氧化锆材料,可耐2300℃的高温,锅盖42的承重材料为碳,均有保温和耐火材料,液态蓄热材料层为75%钨铁。
[0028] 本实施例的工作过程为:金属镁及其氢化物的多联产生产装置,使用原料氧气、焦粉、氧化钙和氧化镁生产电石、二氧化碳、氢气、金属镁、纯碳、氢化镁和电力输出,将焦粉和纯氧送入功能性气化炉中进行气化产生以一氧化碳为主的混合气,烧嘴46的助燃气体为混合气,混合比例氧气∶二氧化碳为99∶1,焦粉由二氧化碳风力输送到烧嘴进行功能性气化,功能性气化就是原料焦粉与气化剂纯氧在功能性气化炉35内不完全燃烧生成一氧化碳和少量其它气体,气化时可添加部分二氧化碳气体作为稀释剂;并在完成气化的同时实现控温和排渣的多种功能。气化温度为2200℃,进入回转窑逆流加热进入的循环回料,生产电石,循环回料由电石、氧化钙和75%钨铁组成,同时补加焦粉。煅烧后的窑尾烟气的温度高达1500℃,烟气出口通过原料预热器34、余热发电设备2、有害物质脱除设备37后与柯来浦单元3连接,从柯来浦单元3出来后连接到变换分离设备4,从变换分离设备4分离出来的二氧化碳连接到二氧化碳提纯设备5,提纯后的二氧化碳一路进入成品罐,另一路连接到烧嘴的燃料输送气入口和助燃气体管路,从变换分离设备4分离出来的氢气进入安氢生产单元6。
电石出料后直接进入反应锅10中,从氢化镁集装箱26中氢化镁使用后回收回来的氢氧化镁进入氢氧化镁集装箱41,从氢氧化镁集装箱41中进入氢氧化镁煅烧炉28加热煅烧生成氧化镁,副产水蒸气通过加水口14进入变换分离设备4,作为变换分离设备4的部分反应原料,氧化镁由循环的惰性气体带入反应锅10,从反应锅底部或侧部或顶部吹入,氧化镁与液体电石在1950℃左右反应,生成金属镁蒸气、氧化钙和碳,反应是吸热反应,热量由液体电石和熔化的蓄热材料75%钨铁的凝固热提供。金属镁蒸气与惰性气体在常压或弱真空90kPa(绝对压力)的作用下,由反应锅10的顶部出口进入结晶室8,镁蒸气在结晶室内冷凝成粗品镁锭,惰性气体由引风机29抽吸循环使用,引风机29也可以由真空代替。粗品镁锭进入镁精炼粉碎装置9,生产出高纯度的金属镁粉,加入到金属镁集装箱15中,高纯度的金属镁粉作为自用金属镁粉从金属镁集装箱15加入到安氢生产单元,与氢气反应生产安氢产品氢化镁。
[0029] 反应锅多个并列生产为间歇操作,首先将液体电石和液体钨铁加入反应锅中锅盖密封,由于比重不同,钨铁和电石分层,液体电石上浮,液体钨铁下沉。从底部通入携带有氧化镁的惰性气体,气体进入有搅拌和上浮作用,携带的氧化镁首先通过液体钨铁层加热到2000℃,上浮至液体电石层后,预热后的氧化镁与液体电石反应生成氧化钙、碳和金属镁蒸气。镁蒸气由镁蒸气出口32与惰性气体共同抽出,进入结晶室8镁蒸气冷凝固化形成镁锭,惰性气体循环使用。当反应锅10中75%钨铁趋于凝固时,停止加入氧化镁,加入的氧化镁全部或基本反应完成,氧化镁生成金属镁蒸气进入结晶室8中回收后,留在反应锅内的反应产物冷凝收缩,打开锅盖整体倒出,进行初步分离后,将75%钨铁带热循环回收至回转窑进料口。反应产物先通过反应产物换热器51换热后,再进入粉碎机17粉碎,然后加入到跳汰分离装置中,通过介质将粗碳跳汰分离出来,跳汰分离出的粗碳加入到碳提纯设备27中,进一步提纯粗碳得到杂质含量小于等于0.03%的纯碳清洁能源枫能源。跳汰剩余的电石、反应生成的氧化钙和少量杂质混合物,返回回转窑原料进口循环使用。蓄热材料75%钨铁根据反应实际需要可以采用也可以不采用,添加数量可多可少。可以采用加热线圈或加热电极辅助加热,提供镁冶炼过程的反应热量,使加入的氧化镁尽可能反应完全。允许用煅烧后的白云石代替氧化镁作为吹入原料使用。
[0030] 实施例2本发明另一种实施方式如图2所示,包括电石生产装置、结晶室8、镁精炼粉碎装置9、反应锅10、氢氧化镁煅烧炉28、氢氧化镁集装箱41和惰性气体管路16。电石生产装置包括电石原料仓、回转窑1、余热发电设备2、柯来浦单元3、变换分离设备4、二氧化碳提纯设备5、安氢生产单元6、金属镁集装箱15、有害物质脱除设备37、金属氢化镁集装箱26、原料预热器34、二氧化碳成品罐49。回转窑设有窑体、原料入口、电石液出口、烧嘴和烟气出口,窑体的外部设有密封箱48,烧嘴燃料入口与燃料管路连接,助燃气体入口与助燃气管路连接。电石原料仓通过原料预热器连接到原料入口,回转窑的烟气出口通过原料预热器、余热发电设备、有害物质脱除设备和柯来浦单元连接到变换分离设备,柯来浦单元和余热发电设备电力输出电缆与系统外部的电力输送设备连接。变换分离设备4的出口分为三路,一路连接到安氢生产单元,一路连接到二氧化碳提纯设备,一路连接到烧嘴的助燃气管路和燃料管路。安氢生产单元设有金属镁入口和氢化镁出口,金属镁入口与金属镁集装箱连接,氢化镁出口与金属氢化镁集装箱连接。柯来浦单元分别通过循环换热介质管路25与变换分离设备4、安氢生产单元6和结晶室8中的结晶管54连接。回转窑的电石液出口连接到反应锅10的电石液进口,氢氧化镁集装箱连接到氢氧化镁煅烧炉,氢氧化镁煅烧炉的氧化镁出口连接到反应锅的氧化镁进口,惰性气体管路16分别连接到氢氧化镁煅烧炉的氧化镁出口和反应锅的氧化镁进口,镁蒸气出口连接到结晶室。结晶室的固体出口通过镁精炼粉碎装置连接到金属镁集装箱,气体出口通过引风机29连接到惰性气体管路。
[0031] 回转窑1的循环回料通过循环加料口12,进入原料预热器34与电石生产产生的一氧化碳尾气换热后连接到进料口,出料口连接到反应锅10。在与窑头罩、窑尾罩连接的动静密封件鱼鳞片外设有二氧化碳气体密封箱48,密封箱的压力高于回转窑的窑内压力,保证回转窑内的气体与外界空气有效隔绝。变换分离设备设有氢气出口和二氧化碳出口,氢气出口连接到安氢生产单元6,二氧化碳出口连接到二氧化碳提纯设备5及烧嘴的燃料管路和助燃气管路。焦粉管路连接到燃烧设备的燃料管路入口,二氧化碳提纯设备出口连接到食品级或工业级二氧化碳成品罐49。柯来浦单元通过循环换热介质管路25,与变换分离设备4、安氢生产单元6和结晶室8中的结晶管54循环连接,分别连接形成循环回路,回收以上设备的余热:变换分离设备4中一氧化碳与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气放出的化学反应热,安氢生产单元6内镁系金属吸氢放出的热量和结晶室8中的结晶管54镁冷凝放出的热量。柯来浦单元连接的循环换热介质管路25的循环换热介质采用二氧化碳。低温循环换热介质从柯来浦单元出来,经过变换分离设备4、安氢生产单元6和结晶室8中的结晶管54,回收以上设备的余热,换热升温后,返回柯来浦单元。其它流程与实施例1相同。
[0032] 本实施例的工作过程为:氢化镁再生装置,使用氧气、氧化钙、纯碳(枫能源)和氢氧化镁,最终产物为氢化镁、二氧化碳和电力输出,将实施例1生产的纯碳枫能源和纯氧送入烧嘴46中进行气化产生以一氧化碳为主的混合气,烧嘴46的助燃气体为混合气,混合比例氧气∶二氧化碳为98∶2,纯碳枫能源由二氧化碳风力输送到烧嘴进行功能性气化,功能性气化就是原料纯碳枫能源与气化剂纯氧在烧嘴46内不完全燃烧生成一氧化碳和少量其它气体,气化时可添加部分二氧化碳气体作为稀释剂,并在完成气化的同时实现控温等多种功能。气化温度为2300℃,进入回转窑逆流加热循环回料生产电石,循环回料由电石、氧化钙、纯碳和75%钨铁组成,同时补加枫能源。煅烧后的窑尾烟气的温度高达1500℃,烟气出口通过原料预热器34、余热发电设备2、有害物质脱除设备37与柯来浦单元3连接,从柯来浦单元3出来后连接到变换分离设备4,从变换分离设备4分离出来的二氧化碳连接到二氧化碳提纯设备5,提纯后的二氧化碳一路进入成品罐,另一路连接到烧嘴的燃料管路入口和助燃气管路,从变换分离设备4分离出来的氢气进入安氢生产单元6。电石出料后直接进入反应锅10中,从氢化镁集装箱26中氢化镁使用后回收回来的氢氧化镁进入氢氧化镁集装箱41,从氢氧化镁集装箱41中进入氢氧化镁煅烧炉28加热煅烧生成氧化镁,副产水蒸气通过加水口14进入变换分离设备4,作为变换分离设备4的部分反应原料,氧化镁由循环的惰性气体带入反应锅10,从反应锅底部或侧部或顶部吹入,氧化镁与液体电石在1950℃左右反应,生成金属镁蒸气、氧化钙和碳,反应是吸热反应,热量由液体电石和熔化的蓄热材料75%钨铁的凝固热提供。金属镁蒸气与惰性气体在常压或弱真空95kPa的作用下,由反应锅10的顶部出口进入结晶室8,镁蒸气在结晶室内冷凝成粗品镁锭,惰性气体由引风机抽吸循环使用。粗品镁锭进入镁精炼粉碎装置9,生产出高纯度的金属镁粉,加入到金属镁集装箱15中,高纯度的金属镁粉作为自用金属镁粉从金属镁集装箱15加入到安氢生产单元,与氢气反应生产安氢产品氢化镁。粗品镁锭也可以仅粉碎,不精炼,然后加入到金属镁集装箱15中。
[0033] 反应锅多个并列,生产为间歇操作,首先将液体电石和液体钨铁加入反应锅中,锅盖密封,由于比重不同,钨铁和电石分层,液体电石上浮,液体钨铁下沉。从底部通入携带有氧化镁的惰性气体,气体进入有搅拌和上浮作用,携带的氧化镁首先通过液体钨铁层加热到2000℃,上浮至液体电石层后,预热后的氧化镁与液体电石反应生成氧化钙、碳和金属镁蒸气。镁蒸气由镁蒸气出口32与惰性气体共同抽出,进入结晶室8,镁蒸气冷凝固化形成镁锭,惰性气体循环使用。当反应锅10中75%钨铁趋于凝固时,停止加入氧化镁,加入的氧化镁全部或基本反应完成,氧化镁生成金属镁蒸气进入结晶室8中回收后,留在反应锅内的反应产物冷凝收缩,打开锅盖整体倒出,带热循环回收至回转窑进料口。蓄热材料75%钨铁根据反应实际需要可以采用也可以不采用,添加数量可多可少。可以采用加热线圈或加热电极辅助加热,提供镁冶炼过程的反应热量,使加入的氧化镁尽可能反应完全。允许用煅烧后的白云石代替氧化镁作为吹入原料使用。
[0034] 本实施例与实施例1的不同点在于:烧嘴使用的含碳原料为纯碳(枫能源),整个生产装置无污染物排放,可以将整套装置安装在城市中或安氢加氢站的子站,作为氢化镁的再生装置,反应锅出料产物无需经过跳汰循环使用。其余与实施例1相同。安氢加氢站的子站为各安氢加氢站基站提供加有二氧化碳保护气的氢化镁集装箱,并回收氢氧化镁集装箱。整套装置热量充分回收利用,能源运输成本较低,只需要运来纯氧和枫能源,运走二氧化碳,降低了生产成本,环境友好。
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