采用碳酸铈湿料经脱水和灼烧制备二氧化铈的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了采用碳酸铈湿料经脱水和灼烧制备二氧化铈的系统及方法，系统包括流化床脱水器、第一气固分离装置和流化床灼烧器，流化床脱水器具有流化空气入口、第一高温热载体颗粒入口、碳酸铈湿料入口、低温热载体颗粒出口和含有碳酸铈干粉的气体出口；第一气固分离装置具有第一气固混合物入口、碳酸铈干粉出口和第一乏气出口，含有碳酸铈干粉的气体出口与第一气固混合物入口相连；流化床灼烧器具有碳酸铈干粉入口、第一高浓度氧气入口、第二高温热载体颗粒入口、中温热载体颗粒出口以及含有氧、二氧化碳和二氧化铈的气固混合物出口，碳酸铈干粉入口与碳酸铈干粉出口相连。采用该系统可以实现二氧化铈产品质量好和生产效率高等优点。等优点。等优点。

【技术实现步骤摘要】
采用碳酸铈湿料经脱水和灼烧制备二氧化铈的系统及方法


[0001]本专利技术属于稀土生产
，具体涉及一种采用碳酸铈湿料经脱水和灼烧制备二氧化铈的系统及方法。

技术介绍

[0002]铈是一种稀土金属元素，二氧化铈是一种稀土金属氧化物，在镜头抛光料、催化剂、燃料电池、汽车尾气净化等诸多工业领域有着重要的用途。
[0003]目前二氧化铈的生产主要是以碳酸铈为原料，在推板窑中进行脱水和灼烧，其方法包括把碳酸铈湿料装在一个坩埚中，装满拍实，然后送入推板窑，在推板窑中缓慢前行，推板窑内燃烧天然气提供热量，碳酸铈湿料经预热、加热和冷却后，转化为二氧化铈，坩埚内二氧化铈倒出后重新装入碳酸铈湿料开始新一轮循环。这种生产工艺属于非连续生产，灼烧时间长、劳动强度大、生产能耗高、产品质量不稳定，且分解产生的二氧化碳气体与燃烧产物一起排入大气，污染环境。
[0004]因此，现有生产二氧化铈的技术有待改进。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种采用碳酸铈湿料经脱水和灼烧制备二氧化铈的系统及方法，采用该系统可以实现二氧化铈产品质量好、生产效率高、能源利用率高、污染物排放少，设备占地少、自动化程度高等优点。
[0006]在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种采用碳酸铈湿料经脱水和灼烧制备二氧化铈的系统。根据本专利技术的实施例，所述系统包括：
[0007]流化床脱水器，所述流化床脱水器具有流化空气入口、第一高温热载体颗粒入口、碳酸铈湿料入口、低温热载体颗粒出口和含有碳酸铈干粉的气体出口，且适于在空气作为流化风的作用下将碳酸铈湿料与第一高温热载体颗粒混合，以便得到低温热载体颗粒和含有碳酸铈干粉的气体；
[0008]第一气固分离装置，所述第一气固分离装置具有第一气固混合物入口、碳酸铈干粉出口和第一乏气出口，所述第一气固混合物入口与所述含有碳酸铈干粉的气体出口相连，且适于将所述含有碳酸铈干粉的气体进行气固分离，以便得到碳酸铈干粉和第一乏气；
[0009]流化床灼烧器，所述流化床灼烧器具有碳酸铈干粉入口、第一高浓度氧气入口、第二高温热载体颗粒入口、中温热载体颗粒出口以及含有氧、二氧化碳和二氧化铈的气固混合物出口，所述碳酸铈干粉入口与所述碳酸铈干粉出口相连，且适于在高浓度氧气作为流化风的作用下将所述碳酸铈干粉与第二高温热载体颗粒混合，以便得到中温热载体颗粒以及含有氧、二氧化碳和二氧化铈的气固混合物。
[0010]根据本专利技术实施例的采用碳酸铈湿料经脱水和灼烧制备二氧化铈的系统，通过将空气、第一高温热载体颗粒和碳酸铈湿料供给至流化床脱水器中，在空气作为流化风的作
用下，碳酸铈湿料与第一高温热载体颗粒混合接触换热，即在流态化状态下以第一高温热载体颗粒为热源，将碳酸铈湿料中的游离水和结晶水全部蒸发为水蒸汽，流化态下第一高温热载体颗粒和碳酸铈湿料接触面积大，碳酸铈湿料受热均匀，脱水效率高，碳酸铈湿料颗粒成为碳酸铈干粉，而水蒸汽更加剧了流化床脱水器内的颗粒流化程度，有利于换热，得到低温热载体颗粒和含有碳酸铈干粉的气体，然后将含有碳酸铈干粉的气体供给至第一气固分离装置中分离出其中的碳酸铈干粉，而分离得到的第一乏气包括水蒸汽和空气，可以直接排放到大气中，最后将分离得到的碳酸铈干粉、高浓度氧气和第二高温热载体颗粒供给至流化床灼烧器中，在高浓度氧气作为流化风的作用下将碳酸铈干粉与第二高温热载体颗粒混合，碳酸铈干粉发生氧化分解反应生成二氧化铈和二氧化碳 (2Ce2(CO3)3+O2＝4CeO2+6CO2↑
)，并且在反应过程中产生的二氧化碳体积是消耗掉氧气体积量的6倍，足量的气体使流化床灼烧器内流态化状态非常好，碳酸铈干粉与第二高温热载体颗粒之间剧烈换热，温度场分布均匀且稳定，从而不存在二氧化铈过烧或欠烧现象，产品成分均匀、生产效率高且质量高，即本申请的系统将碳酸铈湿料脱水和碳酸铈氧化分解在两个不同的流化床中进行，也就是说，碳酸铈湿料脱水产生水蒸汽和碳酸铈分解释放二氧化碳分两个设备进行，因此流化床灼烧器中得到的含有氧、二氧化碳和二氧化铈的气固混合物中二氧化碳浓度高，利于后续收集。由此，采用本申请的系统可以实现二氧化铈产品质量好、生产效率高、能源利用率高、污染物排放少，设备占地少、自动化程度高等优点。
[0011]另外，根据本专利技术上述实施例的采用碳酸铈湿料经脱水和灼烧制备二氧化铈的系统还可以具有如下附加的技术特征：
[0012]在本专利技术的一些实施例中，上述系统进一步包括：流化床燃烧高温颗粒热载体发生炉，所述流化床燃烧高温颗粒热载体发生炉包括：热载体颗粒储存仓，所述热载体颗粒储存仓底端设有多个布料器，并且所述热载体颗粒储存仓的底板设有第一出口，所述第一出口连接布料器，侧壁上设有第二出口；落云床换热器，所述落云床换热器设在所述热载体颗粒储存仓的下方且所述落云床换热器的顶端与所述热载体颗粒储存仓的底端相连，所述落云床换热器的顶部侧壁设有含尘烟气出口；发生炉燃烧室，所述发生炉燃烧室设在所述落云床换热器的下方且所述发生炉燃烧室的顶端与所述落云床换热器的底端相连，所述发生炉燃烧室具有第二入口、高温热载体颗粒出口，所述第二入口和所述第二出口相连，所述高温热载体颗粒出口与第一高温热载体颗粒出口和所述第二高温热载体颗粒出口相连，并且所述发生炉燃烧室的底部具有天然气入口和第二高浓度氧气入口。由此，可以提高碳酸铈湿料的脱水效率和碳酸铈干粉的分解效率，从而提高二氧化铈的生产效率。
[0013]在本专利技术的一些实施例中，上述系统进一步包括：第二气固分离装置，所述第二气固分离装置具有第二气固混合物入口、高浓度二氧化碳气体出口和二氧化铈干粉出口，所述第二气固混合物入口与所述含有氧、二氧化碳和二氧化铈的气固混合物出口相连，且适于对所述含有氧、二氧化碳和二氧化铈的气固混合物进行气固分离，以便得到高浓度二氧化碳气体和二氧化铈；第三气固分离装置，所述第三气固分离装置具有第三气固混合物入口、固体颗粒物出口和除尘烟气出口，所述第三气固混合物入口与所述含尘烟气出口相连，所述固体物料出口与所述发生炉燃烧室相连，且适于将所述含尘烟气进行气固分离，以便得到固体颗粒物和除尘烟气，并将所述固体颗粒物供给至所述发生炉燃烧室中；二氧化碳回收捕集装置，所述二氧化碳回收捕集装置具有除尘烟气入口、高浓度二氧化碳气体入口、
纯二氧化碳出口和第二乏气出口，所述除尘烟气入口与所述除尘烟气出口相连，所述高浓度二氧化碳气体入口与所述高浓度二氧化碳气体出口相连，且适于将所述除尘烟气和高浓度二氧化碳气体中的二氧化碳进行回收捕集，以便得到纯二氧化碳和第二乏气。由此，可以在回收二氧化碳的同时实现降低碳排放。
[0014]在本专利技术的一些实施例中，所述中温热载体颗粒出口与所述高温热载体颗粒入口相连，所述低温热载体颗粒出口与所述热载体颗粒储存仓相连。由此，可以实现热载体颗粒的循环利用。
[0015]在本专利技术的再一个方面，本专利技术提出了一种采用碳酸铈湿料经脱水和灼烧制备二氧化铈的系统实施采用碳酸铈湿料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用碳酸铈湿料经脱水和灼烧制备二氧化铈的系统，其特征在于，包括：流化床脱水器，所述流化床脱水器具有流化空气入口、第一高温热载体颗粒入口、碳酸铈湿料入口、低温热载体颗粒出口和含有碳酸铈干粉的气体出口，且适于在空气作为流化风的作用下将碳酸铈湿料与第一高温热载体颗粒混合，以便得到低温热载体颗粒和含有碳酸铈干粉的气体；第一气固分离装置，所述第一气固分离装置具有第一气固混合物入口、碳酸铈干粉出口和第一乏气出口，所述第一气固混合物入口与所述含有碳酸铈干粉的气体出口相连，且适于将所述含有碳酸铈干粉的气体进行气固分离，以便得到碳酸铈干粉和第一乏气；流化床灼烧器，所述流化床灼烧器具有碳酸铈干粉入口、第一高浓度氧气入口、第二高温热载体颗粒入口、中温热载体颗粒出口以及含有氧、二氧化碳和二氧化铈的气固混合物出口，所述碳酸铈干粉入口与所述碳酸铈干粉出口相连，且适于在高浓度氧气作为流化风的作用下将所述碳酸铈干粉与第二高温热载体颗粒混合，以便得到中温热载体颗粒以及含有氧、二氧化碳和二氧化铈的气固混合物。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括：流化床燃烧高温颗粒热载体发生炉，所述流化床燃烧高温颗粒热载体发生炉包括：热载体颗粒储存仓，所述热载体颗粒储存仓底端设有多个布料器，并且所述热载体颗粒储存仓的底板设有第一出口，所述第一出口连接布料器，侧壁上设有第二出口；落云床换热器，所述落云床换热器设在所述热载体颗粒储存仓的下方且所述落云床换热器的顶端与所述热载体颗粒储存仓的底端相连，所述落云床换热器的顶部侧壁设有含尘烟气出口；发生炉燃烧室，所述发生炉燃烧室设在所述落云床换热器的下方且所述发生炉燃烧室的顶端与所述落云床换热器的底端相连，所述发生炉燃烧室具有第二入口和高温热载体颗粒出口，所述第二入口和所述第二出口相连，所述高温热载体颗粒出口分别与所述第一高温热载体颗粒出口和所述第二高温热载体颗粒出口相连，并且所述发生炉燃烧室的底部具有天然气入口和第二高浓度氧气入口。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，进一步包括：第二气固分离装置，所述第二气固分离装置具有第二气固混合物入口、高浓度二氧化碳气体出口和二氧化铈干粉出口，所述第二气固混合物入口与所述含有氧、二氧化碳和二氧化铈的气固混合物出口相连，且适于对所述含有氧、二氧化碳和二氧化铈的气固混合物进行气固分离，以便得到高浓度二氧化碳气体和二氧化铈干粉；第三气固分离装置，所述第三气固分离装置具有第三气固混合物入口、固体颗粒物出口和除尘烟气出口，所述第三气固混合物入口与所述含尘烟气出口相连，所述固体物料出口与所述发生炉燃烧室相连，且适于将所述含尘烟气进行气固分离，以便得到固体颗粒物和除尘烟气，并将所述固体颗粒物供给至所述发生炉燃烧室中；二氧化碳回收捕集装置，所述二氧化碳回收捕集装置具有除尘烟气入口、高浓度二氧化碳气体入口、纯二氧化碳出口和第二乏气出口，所述除尘烟气入口与所述除尘烟气出口相连，所述高浓度二氧化碳气体入口与所述高浓度二氧化碳气体出口相连，且适于将所述除尘烟气和高浓度二氧化碳气体中的二氧化碳进行回收捕集，以便得到纯二氧化碳和第二乏气。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述中温热载体颗...

【专利技术属性】
技术研发人员：张绪祎，杨海瑞，邵海杰，
申请(专利权)人：杨海瑞邵海杰，
类型：发明
国别省市：