【技术实现步骤摘要】
用于超临界水气化制氢工艺的能量梯级利用系统与方法
本专利技术属于能源清洁高效转化利用及节能环保
,特别涉及一种用于超临界水气化制氢工艺的能量梯级利用系统与方法。
技术介绍
我国是一个“富煤少油缺气”的国家,在世界已探明的能源储量中,我国的煤炭占世界的15%,石油占2.7%,天然气占0.9%,这种能源结构决定了我国是以煤为主要能源消费的国家。氢气是目前石油化工领域中用量巨大的一种化工原料,广泛用于生产合成氨、油品、甲醇以及石油炼制过程的加氢反应。氢能作为一种洁净、高效可储存、可再生的能源受到人们越来越多的关注。制氢技术的发展是开发氢能系统的基础和前提。而氢的经济、大量生产与使用的基础是其制备原料足够丰富。相对于其它常规一次能源而言,中国的煤炭资源要丰富得多。以煤炭为原料制取氢气供给终端用户使用,并有效将制氢过程所产生物质的污染降低到最低水平,是一种具有广泛应用前景的环保型制氢路线。因此,在风能、太阳能、地热能及生物质能等新能源和其他可再生能源实现大规模商业化应用之前,煤制氢技术在中国会有十分广阔的发展前景。超临界水是指温度和压力均高于其临界点(Tc=374.15℃,Pc=22.12MPa)的特殊状态的水。超临界水气化技术是利用超临界水的特殊性质,在不加入氧化剂的前提下将反应物加入超临界水反应器内进行热解气化反应,制取高热值气体,如氢气和甲烷等。更高的反应温度有助于煤炭向H2的转化,但是受限于高压反应器、预热器材料的耐温极限,当前超临界水气化工艺多在400-500℃的温度下进行,氢气产生效率较低,煤炭中相当 ...
【技术保护点】
1.一种用于超临界水气化制氢工艺的能量梯级利用系统,包括超临界水热燃烧反应器(10)和超临界水气化反应器(3),其特征在于,所述超临界水气化反应器(3)底部出口经第一预热器(2)热流体侧、调温器(4)热流体侧、调压器(5)接至气相分离器(6)入口,气相分离器(6)底部出口依次经第一回热器(7)热流体侧、增压泵(8)、第二预热器(9)冷流体侧接至超临界水热燃烧反应器(10)顶部入口,超临界水热燃烧反应器(10)顶部入口还与氧化剂供应单元(14)出口相连通,超临界水热燃烧反应器(10)底部中心与超临界水气化反应器(3)之间经导流件接通;/n给水泵(15)出口分为两路,第一路经调节阀(V2)、第二回热器(11)冷流体侧接至混合器(16)第一入口,第二路经调节阀(V1)接至第一回热器(7)冷流体侧入口;第一回热器(7)冷流体侧出口分为两路,一路直接与混合器(16)第二入口接通,另一路经调节阀(V3)、调温器(4)冷流体侧接至混合器(16)第三入口;混合器(16)出口接入高效冷却套(17),高效冷却套(17)出口经温压调控器(18)与汽轮机(19)入口接通,汽轮机(19)出口与给水泵(15)入口 ...
【技术特征摘要】
1.一种用于超临界水气化制氢工艺的能量梯级利用系统,包括超临界水热燃烧反应器(10)和超临界水气化反应器(3),其特征在于,所述超临界水气化反应器(3)底部出口经第一预热器(2)热流体侧、调温器(4)热流体侧、调压器(5)接至气相分离器(6)入口,气相分离器(6)底部出口依次经第一回热器(7)热流体侧、增压泵(8)、第二预热器(9)冷流体侧接至超临界水热燃烧反应器(10)顶部入口,超临界水热燃烧反应器(10)顶部入口还与氧化剂供应单元(14)出口相连通,超临界水热燃烧反应器(10)底部中心与超临界水气化反应器(3)之间经导流件接通;
给水泵(15)出口分为两路,第一路经调节阀(V2)、第二回热器(11)冷流体侧接至混合器(16)第一入口,第二路经调节阀(V1)接至第一回热器(7)冷流体侧入口;第一回热器(7)冷流体侧出口分为两路,一路直接与混合器(16)第二入口接通,另一路经调节阀(V3)、调温器(4)冷流体侧接至混合器(16)第三入口;混合器(16)出口接入高效冷却套(17),高效冷却套(17)出口经温压调控器(18)与汽轮机(19)入口接通,汽轮机(19)出口与给水泵(15)入口相连接。
2.根据权利要求1所述用于超临界水气化制氢工艺的能量梯级利用系统,其特征在于,所述超临界水热燃烧反应器(10)上设有底部侧面出口,该出口经第二预热器(9)热流体侧、第二回热器(11)热流体侧和压能回收单元(12),接入三相分离器(13);三相分离器(13)下部液相出口与物料制备单元(1)接通。
3.根据权利要求1所述用于超临界水气化制氢工艺的能量梯级利用系统,其特征在于,所述第一预热器(2)冷流体侧入口与物料制备单元(1)接通,冷流体侧出口与超临界水气化反应器(3)上部侧面入口接通。
4.根据权利要求1所述用于超临界水气化制氢工艺的能量梯级利用系统,其特征在于,所述气相分离器(6)顶部出口接至气体分离单元(20),气体分离单元(20)用于氢气与其他气体的分离。
5.根据权利要求1所述用于超临界水气化制氢工艺的能量梯级利用系统,其特征在于,所述高效冷却套(17)位于超临界水热燃烧反应器(10)外围,确保后者壁面不超温。
6.根据权利要求1所述用于超临界水气化制氢工艺的能量梯级利用系统,其特征在于,所述超临界水气化制氢工艺的处理对象为碳基能源。
7.根据权利要求1所述用于超临界...
【专利技术属性】
技术研发人员:王树众,李艳辉,崔成超,蒋卓航,赫文强,徐甜甜,王涛,
申请(专利权)人:西安交通大学,
类型:发明
国别省市:陕西;61
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