[发明专利]电加热菱镁矿石生产二氧化碳气体的方法及设备

说明书

本发明是关于CO₂气体的生产方法及设备，主要是采用菱镁矿石，在特殊设计的密封电炉中，用电加热分解的方法，不要任何提纯措施，就能生产出99.6%以上的高纯度CO₂气体。完全能满足工业、农业、食品等不同行业的用气要求。

国内外现有技术中，CO₂气体的生产方法有：

（一）煤油燃烧法、焦炭燃烧法：

用煤油、焦炭等能源材料作为造气原料，在空气中燃烧生产CO₂气体，由于空气中含有78%的氮气不能参加燃烧，因而燃烧后的气体中有N₂、CO₂、CO、H₂S、CH₄、H₂、O₂、Ar、He等各种气体，其中CO₂仅占8～14.8%左右，要把CO₂气体从成份如此复杂的气体中提纯出来，需要一系列复杂的提纯工艺和设备，设备造价很高，而且生产过程污染环境，每公斤CO₂气体成本约需1元左右，美国、日本的小型CO₂发生器大都采用这种方法。这种方法的缺点是用能源材料作为造气原料，气体成本高，设备复杂。

此外还有从石灰厂、酒精厂的废气中回收CO₂气体的方法，这些方法也存在上述类似的缺点和问题。

（二）酸碱法：

这是国内外汽水厂传统的CO₂气体生产方法，是用硫酸和小苏打进行化学反应产生CO₂气体，其反应方程式如下：

每生产1公斤CO₂气体需要2公斤小苏打和1.5公斤硫酸，每公斤气体的成本高达1.46元。

化学法中，还有用盐酸和石灰石作原料生产CO₂气体的方法，用此法每生产1公斤CO₂气体需5.5公斤盐酸和2.5公斤石灰石，每公斤CO₂气体的成本1元以上，而且生产盐酸时电解食盐耗电量很大。

酸、碱法等化学方法的缺点是用化工产品作为造气原料，原料价格高（小苏打600元/吨，硫酸250元/吨，盐酸300元/吨），用量大，硫酸、盐酸均为强酸，容易烧伤工人，运输困难，设备腐蚀严重，必须用不锈钢等特殊材料制造，废液严重污染环境。

（三）日本专利JP-71811A₂

该发明采用平均直径0.3mm的石灰石粉或白云石粉、木炭粉、焦碳粉、氧气作为造气原料。采用的装置是由沸腾分解反应炉、气化燃烧炉、旋风除尘器、冷却器、压缩机、升压机等几部分构成。其主要特点是连续向气化燃烧炉输送木炭粉、焦炭粉和氧气，使之燃烧气化，将所得的燃烧气，经旋风除尘器除尘净化后从反应炉底部送入反应炉，用以加热反应炉中的石灰石粉，使石灰石粉分解生成CaO燃烧物和浓度75%以上的CO₂气体，CO₂气体和固体CaO分别从反应炉的上部和中部排出反应炉外。

分解反应炉中石灰石粉分解快慢的关键是分解反应炉内的温度和石灰石粉的沸腾程度。石灰石粉的分解温度是900～1000℃，为加快分解，反应炉内的温度比分解温度高出50～200℃即950～1200℃。石灰石粉在反应炉中沸腾的愈激烈，热交换愈充分，分解的就愈快。为此，必须不断地把反应炉产生的高温CO₂气体的一部分经除尘器除尘，冷却器冷却，升压机升压和予热器预热后再从反应炉底部导入，形成流动层，以使石灰石粉始终保持沸腾状态。反应后的付产品是生石灰，经济价值低。

另外，由于输入反应炉内的燃烧气中含有大量的CO，所以还必须向反应炉内不断地供给足够的氧气，使CO尽量完全燃烧，以提高CO₂气体的纯度。

该专利方法也适用白云石，用白云石作原料时和用石灰石作原料时的工艺、设备、原料状态，辅助材料种类及产生的CO₂气体纯度，气体成本完全相同，只是白云石的分解温度稍低（850～900℃）。

该方法获得的CO₂气体的纯度为75～90%。