【技术实现步骤摘要】
一种煤层气脱氧制氢装置及工艺
本专利技术涉及一种煤层气脱氧制氢装置及工艺,属于煤层气的应用领域。
技术介绍
随着经济和社会的快速发展,以及环保要求日趋严格,我国对清洁能源需求呈爆炸式增长,而煤层气是近一二十年在国际上崛起的洁净、优质能源。燃烧后几乎不产生任何废气,虽然增加但是却低于需求,供求矛盾突出。煤层气直接排放到大气中会造成很大温室效应。鉴于我国长期维持以煤为主的能源结构,对煤层气中的氧脱去同时制出大量的清洁气体氢气是适合目前我国国情的,惠及人们日益增长的能源需求的生活。氢气不仅是炼油、化工、冶金等行业的重要原料气体,也是公认的未来能源载体。温室气体的种类主要有二氧化碳、甲烷等,而二氧化碳是最主要的温室气体,其对温室效应的贡献率在60%以上。煤气化就是将固体煤变成气态烃、CO、H2气体等的技术。以煤或煤焦为原料,以氧气(空气、富氧或纯氧)、水蒸气或氢气等做气化剂,在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为气体燃料的过程。中国科学院大连化学物理研究所专利CN1016136272公开了一种含氧煤层气催化脱氧工艺,效果不错,但是脱氧催化剂使用贵金属,原料来源稀缺且操作繁琐,其次需要通入氢气造成成本高,操作不便。中国专利CN10631510A公开了一种焦炉煤气制氢工艺,该工艺焦炉煤气可以制出纯度高的氢气,但是该工艺处理过程中需要将焦炉气通入烯烃饱和精脱硫中,这个过程需要耗费大料材料,伴随有环境污染、副产品多。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种煤层气脱氧制氢装置及工艺,主要目的是将煤层气中的氧脱去,还能制出纯净的氢气。本专利技术提供了一种煤层气脱氧制氢 ...
【技术保护点】
一种煤层气脱氧制氢装置,其特征在于:包含水蒸气发生器、气化及脱氧反应器、变压吸附气体分离装置、还原反应器、氢气发生器和氧化反应器;水蒸气发生器的出口端分别连接气化及脱氧反应器底部、氢气发生器;气化及脱氧反应器分为气化段和脱氧段,气化段上部设有气化原料入口,下部为气化剂入口,脱氧段下部设有煤层气入口,脱氧段上部设有脱氧剂入口,气化及脱氧反应器顶部连接变压吸附气体分离装置,变压吸附气体分离装置上部设有气体出口;经变压吸附气体分离装置分离后的CO气体出口连接旋风分离器,旋风分离器的底部连接气化及脱氧反应器的脱氧段,旋风分离器与气化及脱氧反应器之间形成一个循环体系;旋风分离器出口连接的CO管路与还原反应器一侧上部连接;还原反应器的另一侧上部与氧化反应器连接,还原反应器下部通往氢气发生器,上部设有气体出口;氢气发生器下部与水蒸汽发生器相连接,上部两侧面分别设氢气出口,下部侧面通往氧化反应器底部;氢气出口一侧与气化及脱氧反应器的脱氧段相连接,另一侧氢气出口外供;氧化反应器上部通往还原反应器侧上部,下部侧面设有氧化剂入口。
【技术特征摘要】
1.一种煤层气脱氧制氢装置,其特征在于:包含水蒸气发生器、气化及脱氧反应器、变压吸附气体分离装置、还原反应器、氢气发生器和氧化反应器;水蒸气发生器的出口端分别连接气化及脱氧反应器底部、氢气发生器;气化及脱氧反应器分为气化段和脱氧段,气化段上部设有气化原料入口,下部为气化剂入口,脱氧段下部设有煤层气入口,脱氧段上部设有脱氧剂入口,气化及脱氧反应器顶部连接变压吸附气体分离装置,变压吸附气体分离装置上部设有气体出口;经变压吸附气体分离装置分离后的CO气体出口连接旋风分离器,旋风分离器的底部连接气化及脱氧反应器的脱氧段,旋风分离器与气化及脱氧反应器之间形成一个循环体系;旋风分离器出口连接的CO管路与还原反应器一侧上部连接;还原反应器的另一侧上部与氧化反应器连接,还原反应器下部通往氢气发生器,上部设有气体出口;氢气发生器下部与水蒸汽发生器相连接,上部两侧面分别设氢气出口,下部侧面通往氧化反应器底部;氢气出口一侧与气化及脱氧反应器的脱氧段相连接,另一侧氢气出口外供;氧化反应器上部通往还原反应器侧上部,下部侧面设有氧化剂入口。2.根据权利要求1所述的煤层气脱氧制氢装置,其特征在于:所述气化及脱氧反应器,下部为气化段,上部为脱氧段,在气化段顶部设有网罩以防固体颗粒进入脱氧段,在脱氧段底部设有气体分布板。3.一种煤层气脱氧制氢工艺,采用权利要求1或2所述的煤层气脱氧制氢装置,其特征在于:包括以下步骤:(1)在水蒸气发生器中将水进行加热转化为气化用的水蒸气;水蒸气分别通往气化及脱氧反应器底部、氢气发生器;(2)气化及脱氧反应器的气化段添加的气化原料在水蒸气作用下进行气化,产生还原气体H2和CO;(3)气化及脱氧反应器的脱氧段下部设有煤层气入口,煤层气入口处设有气体分布板,气体分布板上的还原气体H2和CO以及煤层气在脱氧剂的作用下,煤层气中的氧与气化段产生的还原气体发生脱氧反应;脱氧剂为硫化物;(4)气化及脱氧反应器顶部连接变压吸附气体分离装置,反应后,气体经过变压吸附气体分离装置分成三条管路,分别为天然气、N2和CO2、CO管路,得到的CO气体再经旋风分离器将脱氧剂与之分离,分离后的CO进入还原反应器;旋风分离器的底部连接气化及脱氧反应器的脱氧段,分离后...
【专利技术属性】
技术研发人员:张国杰,窦利珍,徐英,成海柱,张永发,
申请(专利权)人:太原理工大学,
类型:发明
国别省市:山西,14
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