[发明专利]依托固体氧化物电化学池的液态金属碳气化装置及方法

权利要求书

1.一种依托固体氧化物电化学池的液态金属碳气化装置，其特征在于：所述液态金属碳气化装置由进料系统、液态金属循环回路、管式固体氧化物电化学池供氧系统、气化剂处理系统、产品气体净化系统、排渣装置和金属熔池构成；

其中，物料锁斗(2)通过换热器(4)与金属熔池(15)相连；在金属熔池(15)顶部设置粗产品引出管(17)；所述粗产品引出管(17)通过管路，经换热器(4)与气体净化器(10)相连；所述气体净化器(10)上部设置产品气出口管(11)；气体净化器(10)、金属净化器(9)和金属循环泵(5)通过管路顺次相连；所述金属循环泵(5)通过液态金属循环管路(3)与物料锁斗(2)相连；

所述金属熔池(15)内底部设置多个管式固体氧化物电化学池单体(8)，每个管式固体氧化物电化学池单体(8)分别通过固体氧化物电化学池连接线(6)与设置在金属熔池(15)外部的固体氧化物电化学池外部电路(7)密封相连；所述金属熔池(15)底部与固体氧化物电化学池外部电路(7)密封相连；所述金属熔池(15)顶部外侧分别设置气化剂引入管(18)和气化剂分布设备(19)，所述气化剂引入管(18)和气化剂分布设备(19)分别通过管路与设置在金属熔池(15)内部的气化剂预热器(16)相连；

所述金属熔池(15)底部通过管路与气体净化器(10)顶部相连；所述金属熔池(15)上设置渣口(13)。

2.根据权利要求1所述的一种依托固体氧化物电化学池的液态金属碳气化装置，其特征在于：所述多个管式固体氧化物电化学池单体(8)采用盲管管材，埋入金属熔池(15)形成埋管结构，以减少密封工序。

3.根据权利要求1所述的一种依托固体氧化物电化学池的液态金属碳气化装置，其特征在于：所述多个管式固体氧化物电化学池单体(8)采用盲管管材，竖直插入金属熔池(15)，即为固体氧化物电化学池的立式布置，以方便维护，减少液态金属外泄。

4.利用权利要求1所述的一种依托固体氧化物电化学池的液态金属碳气化装置的液态金属碳气化方法，具体操作方法如下：

在实际操作过程中，金属熔池(15)内部注入液态金属(12)作为碳燃料气化的主要介质，以简化对碳原料(1)的处理工序；通过金属循环泵(5)为液态金属(12)循环提供动力，将碳原料(1)携带进入金属熔池(15)；在给料的同时完成液态金属(12)内部物质的搅拌；给料过程中，碳原料(1)经液态金属(12)以及产品气的预热，完成干燥和初步裂解过程；

气化剂经金属熔池(15)内气化剂预热器(16)预热后通入气化炉参与固体碳原料(1)的气化反应；

运行过程中形成的固态熔渣带(14)浮于液态金属(12)上表面随液态金属(12)流动从渣口(13)排出；

所述管式固体氧化物电化学池单体(8)内部通入空气，在固体氧化物电化学池外部电路(7)连通的情况下完成对气化炉的内源式连续供氧；通过对固体氧化物电化学池外部电路(7)的调节，优化供氧过程，也为气化炉提供部分电能；根据气化炉规模安排管式固体氧化物电化学池单体(8)的数量与安装位置、方式；

在气体净化器(10)中采用喷淋液态金属(12)的方式完成产品气体的净化，保证产品气的质量，并使产品气的温度达到后续燃烧、合成环节的温度需求。

5.根据权利要求4所述的液态金属碳气化方法，其特征在于：所述液态金属(12)为碱金属、过渡金属和其他主族金属中的一种或多种。

6.根据权利要求5所述的液态金属碳气化方法，其特征在于：所述碱金属为Li、Na和K中的一种或多种。

7.根据权利要求5所述的液态金属碳气化方法，其特征在于：所述过渡金属为Fe、Ni、Cu和Ag中的一种或多种。

8.根据权利要求5所述的液态金属碳气化方法，其特征在于：所述其他主族金属为Pb、Bi、Sn和Sb中的一种或多种。

9.根据权利要求4所述的液态金属碳气化方法，其特征在于：所述气化剂为CO₂、H₂O和O₂中的一种或多种。

10.根据权利要求4所述的液态金属碳气化方法，其特征在于：所述碳原料(1)为石墨、裂解炭黑、焦炭、石油焦、煤、生物质炭和成型生物质中的一种或多种。