一种煤基活性焦与氢气的联产系统与工艺技术方案

本发明专利技术提出一种煤基活性焦与氢气的联产系统与工艺，将煤和氮气输送至炭化炉中进行炭化，炭化后的煤进入活化炉中，热解气进入焦油重整反应器中，焦油重整反应器将热解气中的焦油进行裂解和重整，生成的重整气进入高温重整反应器；煤在活化炉中使用水蒸气进行活化后产生活性焦和尾气，活性焦进入活性焦储料仓，尾气进入高温重整反应器；尾气和重整气在有氧条件下进行高温重整，得到粗氢气，粗氢气经过氢气提质器提纯得到纯氢气。纯氢气一部分储存在储氢罐内，另一部分输送至燃烧器内进行燃烧。本发明专利技术充分利用活性焦制备过程中的反应特征和产物特性，通过多过程耦合，实现高品质氢气和优质活性焦的联合生产。和优质活性焦的联合生产。和优质活性焦的联合生产。

【技术实现步骤摘要】
一种煤基活性焦与氢气的联产系统与工艺


[0001]本专利技术涉及氢气制备
，尤其涉及一种煤基活性焦与氢气的联产系统与工艺。

技术介绍

[0002]氢能是一种清洁能源，其不仅热值高，与天然气、煤等能源相比，可以有效减少温室气体、二氧化硫和NO
x
等污染气体排放，符合现在的“碳减排”要求。在自然界中氢主要以化合物形式存在，需要消耗其他能源来制备。
[0003]活性焦因为其复杂的结构，可以作为吸附剂、催化剂等，在工业中有广泛的应用和大量的需求。目前活性焦制备的原料主要有生物质和煤基，制备方法包括一步活化法和先热解再活化两大类。其中，一步活化法技术程度较高，但是产生的热解气焦油含量较多，这不仅造成氢气品质变差，而且消耗相当部分的碳，造成氢气产率降低，产生的焦油难以脱净，工艺的实际应用仍存在难度。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种煤基活性焦与氢气的联产系统与工艺，解决煤基活性焦制备过程中热解气中氢气品质不高，焦油含量高等问题。
[0005]本申请一方面实施例提出一种煤基活性焦与氢气的联产系统，包括炭化炉、活化炉、高温重整反应器、焦油重整反应器和氢气提质器，所述炭化炉的气体出口连接焦油重整反应器的入口，焦油重整反应器的出口连接高温重整反应器的重整气入口；
[0006]炭化炉的固体出口连接活化炉的固体入口，活化炉的固体出口连接活性焦储料仓的入口，活化炉的气体出口连接高温重整反应器的尾气入口，高温重整反应器的出口连接氢气提质器的入口，氢气提质器的出口连接储氢罐的入口。
[0007]在一些实施例中，还包括燃烧器，所述氢气提质器的出口包括第一出口和第二出口，氢气提质器的第一出口连接燃烧器的入口，氢气提质器的第二出口连接储氢罐的入口，燃烧器的出口连接活化炉的水蒸气入口。
[0008]在一些实施例中，所述炭化炉设有氮气入口和煤入口，氮气源将氮气输送至炭化炉的氮气入口，煤通过给料机输送至炭化炉的煤入口。
[0009]在一些实施例中，所述高温重整反应器为螺旋式反应器，焦油重整反应器为移动床反应器。
[0010]在一些实施例中，所述高温重整反应器设有氧气入口。
[0011]本申请另一方面实施例提出一种煤基活性焦与氢气的联产工艺，利用上述的煤基活性焦与氢气的联产系统，包括如下步骤：
[0012]S1，将煤和氮气输送至炭化炉中进行炭化，炭化后产生煤和热解气，其中，煤进入活化炉中，热解气进入焦油重整反应器中，焦油重整反应器将热解气中的焦油进行裂解和重整，生成的重整气进入高温重整反应器；
[0013]同时，煤在活化炉中使用水蒸气进行活化后产生活性焦和尾气，其中，活性焦进入活性焦储料仓，尾气进入高温重整反应器；
[0014]S2，在高温重整反应器中，尾气和重整气在有氧条件下进行高温重整，得到粗氢气，粗氢气经过氢气提质器提纯得到纯氢气；
[0015]S3，得到的纯氢气一部分储存在储氢罐内，另一部分输送至燃烧器内进行燃烧，生成水蒸气，将水蒸气输送至活化炉中参与煤的活化反应。
[0016]在一些实施例中，所述步骤S1中，炭化温度为500
‑
800℃，炭化时间为2
‑
3h。
[0017]在一些实施例中，所述步骤S1中，焦油重整反应器中，在600
‑
900℃无氧条件下进行焦油的裂解和重整，持续时间为1
‑
2min。
[0018]在一些实施例中，所述步骤S1中，活化温度为600
‑
1100℃，活化时间为3
‑
5h。
[0019]在一些实施例中，所述步骤S2中，高温重整反应器中，在900
‑
1200℃下有氧条件下进行尾气和重整气的高温重整，持续时间为1
‑
2min。
[0020]本专利技术的有益效果为：
[0021](1)本专利技术充分利用活性焦制备过程中的反应特征和产物特性，通过多过程耦合，实现高品质氢气和优质活性焦的联合生产。
[0022](2)本专利技术在炭化炉出口连接焦油重整反应器，可实现焦油的重整，提高热解气中氢气的含量。
[0023](3)本专利技术设有氢气提质器，可将氢气提纯，作为高价值产品出售，提氢后的热解气作为燃料使用。
附图说明
[0024]本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，
[0025]其中：
[0026]图1为本申请实施例中的煤基活性焦与氢气的联产工艺的流程图；
具体实施方式
[0027]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0028]下面参考附图描述本专利技术实施例的煤基活性焦与氢气的联产系统与工艺。
[0029]如图1所示，本申请一方面实施例提出一种煤基活性焦与氢气的联产系统，包括炭化炉、活化炉、高温重整反应器、焦油重整反应器、氢气提质器和燃烧器，炭化炉的气体出口连接焦油重整反应器的入口，焦油重整反应器的出口连接高温重整反应器的重整气入口。
[0030]炭化炉的固体出口连接活化炉的固体入口，活化炉的固体出口连接活性焦储料仓的入口，活化炉的气体出口连接高温重整反应器的尾气入口，高温重整反应器的出口连接氢气提质器的入口，氢气提质器的出口连接储氢罐的入口。
[0031]在一些具体的实施例中，氢气提质器的出口包括第一出口和第二出口，氢气提质器的第一出口连接燃烧器的入口，氢气提质器的第二出口连接储氢罐的入口，燃烧器的出口连接活化炉的水蒸气入口。
[0032]在一些具体的实施例中，炭化炉设有氮气入口和煤入口，氮气源将氮气输送至炭化炉的氮气入口，煤储存于储料仓中，通过给料机将煤输送至炭化炉的煤入口，可通过给料机精确控制给料量。其中，煤可以为粉状煤，也可以为颗粒煤，适用于烟煤，无烟煤，褐煤等煤种。
[0033]在一些具体的实施例中，给料机可以为螺旋给料机、锁气给料机等多种给料形式。
[0034]在一些具体的实施例中，炭化炉和活化炉均为密封的高温反应炉。
[0035]在一些具体的实施例中，高温重整反应器为螺旋式反应器。
[0036]在一些具体的实施例中，焦油重整反应器为纵向移动床反应器。
[0037]在一些具体的实施例中，在该联产系统中，相邻两个装置之间通过适合的传输机构或管路来输送物质。例如炭化炉的固体出口和活化炉的固体入口之间可连接传输机构，用于将煤从炭化炉输送至活化炉中。又如，活化炉的气体出口与高温重整反应器的尾气入口之间连接有管路，用于将活化炉的尾气输送至高温重整反应器中。
[0038]在一些具体的实施例中，高温重整反应器设有氧气入口。由于高温重整反应器中的反应需要在有氧条件下进行，当高温重整反应器中的氧气不足时，可通过氧气入口向高温重整反应器中补充氧气，使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤基活性焦与氢气的联产系统，其特征在于，包括炭化炉、活化炉、高温重整反应器、焦油重整反应器和氢气提质器，所述炭化炉的气体出口连接焦油重整反应器的入口，焦油重整反应器的出口连接高温重整反应器的重整气入口；炭化炉的固体出口连接活化炉的固体入口，活化炉的固体出口连接活性焦储料仓的入口，活化炉的气体出口连接高温重整反应器的尾气入口，高温重整反应器的出口连接氢气提质器的入口，氢气提质器的出口连接储氢罐的入口。2.根据权利要求1所述的煤基活性焦与氢气的联产系统，其特征在于，还包括燃烧器，所述氢气提质器的出口包括第一出口和第二出口，氢气提质器的第一出口连接燃烧器的入口，氢气提质器的第二出口连接储氢罐的入口，燃烧器的出口连接活化炉的水蒸气入口。3.根据权利要求1所述的煤基活性焦与氢气的联产系统，其特征在于，所述炭化炉设有氮气入口和煤入口，氮气源将氮气输送至炭化炉的氮气入口，煤通过给料机输送至炭化炉的煤入口。4.根据权利要求1所述的煤基活性焦与氢气的联产系统，其特征在于，所述高温重整反应器为螺旋式反应器，焦油重整反应器为移动床反应器。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的煤基活性焦与氢气的联产系统，其特征在于，所述高温重整反应器设有氧气入口。6.一种煤基活性焦与氢气的联产工艺，其特征在于，利用权利要求1
‑
5任一项所述的煤基活性焦与氢气的联产系统，包括如下步骤：S1，将煤和氮气输送至炭化炉中进行炭化，炭化后产生煤和热解气，其中，煤进入活化炉中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国强，张计节，楚良，杨新宇，闫朝云，张立强，杨成龙，李阳，李德军，张洪清，赵瀚辰，贾晨光，
申请(专利权)人：扎赉诺尔煤业有限责任公司西安热工研究院有限公司山东大学，
类型：发明
国别省市：