【技术实现步骤摘要】
组合式流化床煤催化气化制氢的装置及方法
本专利技术属于煤制氢
,涉及一种组合式流化床煤催化气化制氢的装置及方法,尤其涉及一种分层反应的流化床气化炉和流化床再生炉相组合的催化气化制氢反应的装置及方法。
技术介绍
氢能作为一种清洁能源,在能量转化过程中,最终的产物是水,可真正实现零排放,被广泛应用于航天动力、车载燃料、燃料电池、燃烧发电、化工生产等方面,在能源结构中发挥越来越重要的作用。目前制备氢能的主要方法包括重油部分氧化重整制氢、电解水制氢和煤气化制氢等,其中煤气化制氢符合我国的能源结构特征和基本国情,是主流的制氢技术。传统的煤制氢主要包括煤气化、煤气净化、CO变换及提纯等工艺,所涉及的设备较多,各设备间温度、压力匹配困难,能耗大,流程长,系统能量转化率低。煤气化装置是煤制氢的关键设备,现有技术的煤气化装置主要采用气流床和流化床气化炉,其出口的合成气中氢气含量普遍偏低,增加了后续净化、变换和提纯工艺的负荷。专利CN101372312A提出了一种煤气化制备氢气的方法,采用二段式气化方法,第一步是在隔绝空气及不高于900℃条件下,热裂解煤,主要得到煤热解气化、焦油和煤焦,分离煤热解气化和焦油,得到的煤焦进入第二个步骤,在不高于800℃条件下,用气化剂进行气化反应,所得的煤焦气经纯化后得到目标产物氢气。该方法的问题在于在没有外供热的条件下难以维持反应温度,需要将过热蒸汽加热至气化反应所需的温度,能耗较高,并且颗粒停留时间较长,碳转化率低,工业应用的经济性较差。专利CN102585911A提出了一种煤气 ...
【技术保护点】
1.一种组合式流化床煤催化气化制氢的装置,包括流化床气化炉(1)、原料进口(2)、气化炉下层气体分布器(3)、气化炉上层气体分布器(4)、气化炉出口(5)、气化炉排渣口(6)、气化炉返料出口(7)、返料装置(8)、再生炉返料进口(9),再生炉(10)、载体加料口(11),再生炉气体分布器(12)、再生炉气体出口(13)、再生炉排渣口(14)、第一旋风分离器(15)、灰斗(16)、返料直管(17)、U型返料装置(18)、气化炉返料进口(19)、气化炉热回收单元(20)、分离净化单元(21)、第二旋风分离器(22)、再生炉冷却净化单元(23),/n其特征在于,所述原料进口(2)与所述流化床气化炉(1)相连接,所述流化床气化炉(1)通过所述气化炉返料出口(7)与所述返料装置(8)相连接,所述返料装置(8)通过所述再生炉返料进口(9)与所述再生炉(10)相连接,所述载体加料口(11)与所述再生炉(10)相连接,所述再生炉气体出口(13)与所述第一旋风分离器(15)相连接,所述第一旋风分离器(15)底部连接所述灰斗(16)和所述返料直管(17),所述U型返料装置(18)通过所述气化炉返料进口(1 ...
【技术特征摘要】
1.一种组合式流化床煤催化气化制氢的装置,包括流化床气化炉(1)、原料进口(2)、气化炉下层气体分布器(3)、气化炉上层气体分布器(4)、气化炉出口(5)、气化炉排渣口(6)、气化炉返料出口(7)、返料装置(8)、再生炉返料进口(9),再生炉(10)、载体加料口(11),再生炉气体分布器(12)、再生炉气体出口(13)、再生炉排渣口(14)、第一旋风分离器(15)、灰斗(16)、返料直管(17)、U型返料装置(18)、气化炉返料进口(19)、气化炉热回收单元(20)、分离净化单元(21)、第二旋风分离器(22)、再生炉冷却净化单元(23),
其特征在于,所述原料进口(2)与所述流化床气化炉(1)相连接,所述流化床气化炉(1)通过所述气化炉返料出口(7)与所述返料装置(8)相连接,所述返料装置(8)通过所述再生炉返料进口(9)与所述再生炉(10)相连接,所述载体加料口(11)与所述再生炉(10)相连接,所述再生炉气体出口(13)与所述第一旋风分离器(15)相连接,所述第一旋风分离器(15)底部连接所述灰斗(16)和所述返料直管(17),所述U型返料装置(18)通过所述气化炉返料进口(19)与所述流化床气化炉(1)相连接,所述第一旋风分离器(15)的出口与所述第二旋风分离器(22)相连接,所述第二旋风分离器(22)与所述再生炉冷却净化单元(23)相连接,所述气化炉出口(5)与所述气化炉热回收单元(20)和所述分离净化单元(21)相连接。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述流化床气化炉(1)由上层空间和下层空间组成;所述上层空间的内径大于所述下层空间的内径,优选地,为所述下层空间的内径的1.2-5.0倍;和/或,所述上层空间的高度大于等于所述下层空间的高度,优选地,为所述下层空间的高度的1.0-3.0倍。
3.根据权利要求1或2所述的装置,其特征在于,所述气化炉下层气体分布器(3)位于所述流化床气化炉(1)的下层空间的底部,与水平轴线呈小于或等于60°的夹角,优选为15-45°,所述气化炉下层气体分布器(3)的锥面上设置有气孔;优选地,所述气孔沿圆周均匀布置;进一步优选地,设有5-50个圈气孔,开孔率为1-5%;
和/或,所述气化炉上层气体分布器(4)位于所述流化床气化炉(1)的上层空间的底部,与水平轴线呈小于或等于60°的夹角,优选为15-45°,所述气化炉上层气体分布器(4)锥面上设置有气孔;优选地,所述气孔沿圆周均匀布置;进一步优选地,设有10-100个圈气孔,开孔率为1-5%。
4.根据权利要求1-3任一所述的装置,其特征在于,所述原料进口(2)位于所述流化床气化炉(1)的上层空间内,位置为低于所述上层空间的高度的2/3,优选为位于所述上层空间的高度的1/5-3/5之间;
和/或,所述的气化炉返料出口(7)位于所述流化床气化炉(1)的下层空间内,优选为位于所述下层空间的高度的1/5-4/5之间;
和/或,所述的气化炉返料进口(19)位于所述流化床气化炉(1)的上层空间内,优选为位于所述上层空间的高度的1/3-2/3之间。
5.根据权利要求1-4任一所述的装置,其特征在于,所述再生炉返料进口(9)位于所述再生炉(10)的下方,位置为低于所述再生炉(10)的高度的1...
【专利技术属性】
技术研发人员:金渭龙,钟思青,徐俊,高攀,
申请(专利权)人:中国石油化工股份有限公司,中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院,
类型:发明
国别省市:北京;11
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