一种煤气化制合成气与化学链制氧-制氢联合循环装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种煤气化制合成气与化学链制氧‑制氢联合循环装置及方法，本发明专利技术省去了高投资、高耗能深冷空分制氧单元，有助于提高系统效率；相对于传统的煤气化制氢装置，只要经历气化、燃烧及水分解制氢三个过程，流程比较简单；H2纯度大为提高，高达99％以上；实现高纯度CO2捕集，大大减少CO2排放；生产高纯度O2，其纯度远高于深冷空分制氧，制得的合成气纯度较传统的煤气化装置高；适应煤气化炉的变负荷运行；工作在加压状态下，压力可随煤气化炉需要而定，不会影响生成的CO2、O2及H2纯度；灵活调节生成合成气与H2的比例。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及煤气化制合成气及氢气领域，尤其是一种煤气化制合成气与化学链制氧-制氢联合循环装置及方法。
技术介绍
我国是以煤炭为主要一次能源的国家，煤炭的转化利用是国家经济发展的重要支柱。而我国目前的煤炭转化过程普遍存在着效率低、污染重等问题，要实现可持续发展，必须大力发展洁净煤技术。而煤气化作为洁净煤技术发展的核心技术之一，是发展煤基大宗化学品和液体燃料合成、整体煤气化联合循环(IGCC)发电系统、多联产系统、制氢等工业过程的基础和关键技术。煤气化是将煤中的碳、氢转化为合成气的过程。与煤的直接燃烧相比，气化是对煤中所蕴含的化学能的阶梯利用，可充分利用煤中的碳、氢元素，产生的污染物比较容易脱除。发展以煤气化为核心的多联产技术已成为各国高效清洁利用煤炭的热点技术和重要发展方向。氢气是一种理想燃料，其在空气中的主要燃烧产物为水，不会造成环境污染，同时大大降低温室气体的排放，且热值高达143kJ/kg，是除核燃料外的所有化石、化工和生物质燃料中最高的。氢气是现代工业的重要原料，主要用于石油精炼和石化工业如合成氨和甲醇，也被用作航空工业中火箭燃料及冶金工业中的还原气，在现代社会中具有举足轻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤气化制合成气与化学链制氧‑制氢联合循环装置，其特征在于，包括：煤气化炉(1)，化学链燃烧单元，化学链制氧‑制氢单元，换热器和管线；煤气化炉(1)由煤气化炉本体(1a)、煤气化炉对应旋风分离器(1b)和煤气化炉对应立管(1c)组成，煤气化炉对应旋风分离器(1b)串接于煤气化炉本体(1a)出口并通过煤气化炉对应立管(1c)与煤气化炉本体(1a)相连，煤气化炉对应旋风分离器(1b)上部出口管路一分为二，一路与第二换热器(6b)相连，另一路通过第一开关控制阀(8a)与燃料反应器本体(2a)相连；化学链燃烧单元由燃料反应器(2)和空气反应器(3)组成，燃料反应器(2)由燃料反应器本体(2a)、燃料...

【技术特征摘要】
1.一种煤气化制合成气与化学链制氧-制氢联合循环装置，其特征在于，包括：煤气化炉(1)，化学链燃烧单元，化学链制氧-制氢单元，换热器和管线；煤气化炉(1)由煤气化炉本体(1a)、煤气化炉对应旋风分离器(1b)和煤气化炉对应立管(1c)组成，煤气化炉对应旋风分离器(1b)串接于煤气化炉本体(1a)出口并通过煤气化炉对应立管(1c)与煤气化炉本体(1a)相连，煤气化炉对应旋风分离器(1b)上部出口管路一分为二，一路与第二换热器(6b)相连，另一路通过第一开关控制阀(8a)与燃料反应器本体(2a)相连；化学链燃烧单元由燃料反应器(2)和空气反应器(3)组成，燃料反应器(2)由燃料反应器本体(2a)、燃料反应器对应旋风分离器(2b)和燃料反应器对应立管(2c)组成，燃料反应器对应旋风分离器(2b)串接于燃料反应器本体(2a)出口并通过燃料反应器对应立管(2c)与燃料反应器本体(2a)相连，燃料反应器对应旋风分离器(2b)上部出口与第一换热器(6a)相连；空气反应器(3)由空气反应器本体(3a)、空气反应器对应旋风分离器(3b)和空气反应器对应立管(3c)组成，空气反应器对应旋风分离器(3b)串接于空气反应器本体(3a)出口并通过空气反应器对应立管(3c)与燃料反应器本体(2a)相连，空气反应器对应旋风分离器(3b)上部出口与第五换热器(7)相连；空气反应器本体(3a)通过燃料反应器与空气反应器间返料管与燃料反应器本体(2a)相连；化学链制氧-制氢单元由制氧反应器(4)与制氢反应器(5)组成，制氧反应器(4)由制氧反应器本体(4a)、制氧反应器对应旋风分离器(4b)和制氧反应器对应立管(4c)组成，制氧反应器本体(4a)嵌入在空气反应器本体(3a)中以利于两者之间的传热，制氧反应器对应旋风分离器(4b)串接于制氧反应器本体(4a)出口并通过制氧反应器对应立管(4c)与制氢反应器本体(5a)相连，制氧反应器对应旋风分离器(4b)上部出口管路一分为二，一路通过第二开关控制阀(8b)与第三换热器(6c)相连，另一路与煤气化炉本体(1a)相连；制氢反应器(5)由制氢反应器本体(5a)、制氢反应器对应旋风分离器(5b)和制氢反应器对应立管(5c)组成，制氢反应器对应旋风分离器(5b)串接于制氢反应器本体(5a)出口并通过制氢反应器对应立管(5c)与制氢反应器本体(5a)相连，制氢反应器对应旋风分离器(5b)上部出口与第四换热器(6d)相连，制氢反应器本体(5a)通过制氧反应器与制氢反应器间返料管(4-5)与制氧反应器本体(4a)相连；环境空气(H)通过第五换热器(7)加热后进入空气反应器本体(3a)；水(N)依次经过第四换热器(6d)、第三换热器(6c)、第二换热器(6b)和第一换热器(6a)加热成为水蒸气(O)，并分流进入煤气化炉本体(1a)、制氧反应器本体(4a)以及制氢反应器本体(5a)参加反应。2.如权利要求1所述的煤气化制合成气与化学链制氧-制氢联合循环装置，其特征在于，煤气化炉本体(1a)使用多种床层形式，包括移动床、流化床和气流床。3.如权利要求1所述的煤气化制合成气与化学链制氧-制氢联合循环装置，其特征在于，制氧反应器(4)使用水蒸气(O)作为流化风。4.如权利要求1所述的煤气化制合成气与化学链制氧-制氢联合循环装置，其特征在于，化学链燃烧单元中循环的固体物质为载氧体，该载氧体为具有抗高温烧结能力的活性金属氧化物MexOy/MexOy-δ与惰性载体的混合物，也为钙钛矿。5.如权利要求1所述的煤气化制合成气与化学链制氧-制氢联合循环装置，其特征在于，化学链制氧-制氢单元中循环的固体物质为氧交换材料，该氧交换材料为具有释氧功能的金属氧化物与惰性载体的混合物，也为BaxSr1-xCoyFe1-yO3-δ系列钙钛矿。6.一种煤气化制合成气与化学链制氧-制氢联合循环方法，包括如下步骤：(1)将煤(A)、水蒸气(O)及O2、H2O混合气(R)通入煤气化炉本体(1a)中发生煤气化反应生成合成气(B)，煤气化炉本体(1a)的工作压力取决于合成气的用途及合成气后续处理工艺所需的压力，煤气化炉本体(1a)出口温度控制在850～950℃；反应产物进入煤气化炉对应旋风分离器(1b)分离，合成气(B)通过煤气化炉对应旋风分离器(1b)顶部出口逸出，固体产物灰颗粒经过煤气化炉对应立管(1c)返回到煤气化炉本体(1a)中再循环，灰渣(Q)通过煤气化炉本体(1a)底部排出；从煤气化炉对应旋风分离器(1b)顶部逸出的合成气(B)分为两部分，其中一部分通过第一开关控制阀(8a)进入燃料反应器本体(2a)进行燃烧，另一部分进入第二换热器(6b)进行冷却后储存或者作为其他流程的化工原料；(2)燃料...

【专利技术属性】
技术研发人员：向文国，马士伟，陈时熠，王东，朱珉，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32