【技术实现步骤摘要】
【】本专利技术涉及煤和生物质共等离子气化制氢领域，具体涉及以煤和生物质为混合原料，以水蒸气为气化剂的共等离子气化耦合化学链制氢的工艺。
技术介绍
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技术介绍
1、氢气作为一种清洁能源，可以很好地替代传统能源，充当能源载体的作用。氢气的物理特性和化学特性使其具有比化石能源更清洁的燃烧结构和成分。这些能源在燃烧过程中产生的污染物更少，可以减缓二氧化碳的生长和积累。相比于煤单独气化制氢，生物质含有大量的c、h元素，煤和生物质共气化不仅可以减少煤炭资源的利用，还能降低煤炭单独气化时所产生的污染问题。等离子气化耦合化学链技术可以将煤和生物质中所含有的有机成分转化为以co、h2为主要成分的合成气，无机组分固定在惰性灰渣中，并通过化学链进行co2捕集减少温室气体的排放。传统煤气化制氢手段利用效率低，浪费大量的煤炭资源并且带来了较为严重的环境污染。为了实现煤炭减量，发展绿色可再生能源，亟需开发一种低碳高效的制氢工艺。
2、中国专利cn201680031590.1公开了一种利用水蒸气等离子的制氢装置及制氢方法，该方法将水蒸气等离子气化器的气化反应器设计成六面体形大容量结构，使一个气化反应器上能够附着10-100个水蒸气的等离子体炬。然而，对于如何处理过程中产生的co2没有提及。
3、中国专利cn202211577151.4公开了一种生物质-污泥等离子共转化制氢装置及方法，解决了传统固体废弃物处理方法易产生二噁英和呋喃等有害气体造成的环境污染问题，但是整体工艺较为复杂，能耗高。
4、本专利技术以
技术实现思路
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技术实现思路
1、[要解决的技术问题]
2、本专利技术提供了一种以煤和生物质为原料，水蒸气为气化剂的共等离子气化耦合化学链制氢的工艺方法，解决了煤气化制氢带来的巨大温室气体排放和生物质气化制氢原料利用率低的难题。与其他方法比较，该方法大幅提高原料的碳转化率和气态产物中可燃组分，具有工艺简化、节能减排的优点。
3、[技术方案]
4、本专利技术针对煤气化制氢带来的环境污染和生物质制氢能源转化率低的现状，提出了以煤和生物质为原料，水蒸气为气化剂的共等离子气化耦合化学链制氢的工艺方法，在减少污染物排放的同时能够提高低阶能源的转化率。
5、本专利技术一种以煤和生物质为原料，水蒸气为气化剂的共等离子气化耦合化学链制氢的工艺，其特征在于实现该方法的装置主要包括一下部分：等离子气化单元(5)、余热回收利用单元(8)、还原反应器单元(13)、氧化反应器单元(21)和空气反应器单元(25)。具体实施步骤如下：
6、(1)以煤和生物质为混合原料(1)，以蒸汽作为气化剂(2)，进入等离子气化单元(5)发生，原料中有机组分经过一系列气化反应后得到富含co、co2和h2的高温气态产物(7)，无机组分转化为惰性炉渣(6)；
7、(2)所得高温气态产物(7)进入余热回收利用单元(8)，冷却水(9)与高温气态产物(7)换热后用于原料的预热；
8、(3)经过余热回收的气态产物(11)进入还原反应器单元(13)，与高温载氧体fe2o3(12)接触使其发生还原反应生成feo和fe(19)，而气态产物中的co和h2被氧化为co2和h2o(15、16)；
9、(4)携带feo和fe的物流(19)进入氧化反应器单元(21)，与水发生氧化反应生成fe3o4和fe2o3(24)，并制备出纯度符合要求的h2(22)；
10、(5)氧化后的载氧体(24)进入空气反应器单元(25)，经空气(26)氧化生成fe2o3(29)，送入还原反应器单元(13)循环使用。
11、所述气化剂为蒸汽。
12、根据本专利技术的另一优选实施方式，其特征在于：等离子气化单元(5)的操作压力为1atm，操作温度为2450℃，气化剂进料量为1000～2000kg/h；余热回收利用单元(8)为两段式换热；还原反应器单元(13)操作压力为34.54atm，反应温度为920℃；氧化反应器单元(21)操作压力为34.54atm，反应温度为815℃；空气反应器单元(25)操作压力为34.54atm，反应温度为1000℃。
13、根据本专利技术的另一优选实施方式，制得的氢气(22)的纯度大于99.95％(摩尔分数)。
14、根据本专利技术的另一优选实施方式，所述的进料物流中煤进料(1)为500kg/h，生物质进料(2)为500kg/h，气化剂(4)的进料量为1022.86kg/h。
15、[有益效果]
16、本专利技术与现有技术相比，主要有以下有益效果：
17、(1)采用该方法制备氢气得到高纯度的氢气，解决了煤制氢技术污染物排放过度和生物质制氢技术能源转化率低的问题。
18、(2)该方法使用的冷却水和载氧体能够循环使用，具有工艺简化、节能降耗的优点。
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1.一种煤和生物质共等离子气化耦合化学链制氢工艺，其特征主要在于该工艺所使用的装置包含以下部分：等离子气化单元(5)、余热回收利用单元(8)、还原反应器单元(13)、氧化反应器单元(21)和空气反应器单元(25)，其中余热回收利用单元(8)连接在等离子气化单元(5)后，还原反应器单元(13)之前用于回收热量；空气反应器单元(25)位于氧化反应器单元(21)之后，用于还原Fe3O4生成载氧体Fe2O3用于还原反应器单元(13)；
2.根据权利要求1所述的一种煤和生物质共等离子气化耦合化学链制氢工艺，其特征在于，所述等离子气化单元(5)中的气化炉为带有等离子炬的等离子气化炉形式，等离子气化炉最高炉度可达3000℃。
3.根据权利要求1所述的一种煤和生物质共等离子气化耦合化学链制氢工艺，其特征在于，所述等离子气化单元(5)采用水蒸气作为气化剂在等离子炬作用下制造高能热环境。
4.根据权利要求1所述的一种煤和生物质共等离子气化耦合化学链制氢工艺，其特征在于，余热回收单元(8)所得蒸汽用于混合原料的预热。
5.根据权利要求1所述的一种煤和生物
6.根据权利要求1所述的一种煤和生物质共等离子气化耦合化学链制氢工艺，其特征在于，空气反应器单元(25)经过反应后所得高压气体用于发电。
...【技术特征摘要】
1.一种煤和生物质共等离子气化耦合化学链制氢工艺，其特征主要在于该工艺所使用的装置包含以下部分：等离子气化单元(5)、余热回收利用单元(8)、还原反应器单元(13)、氧化反应器单元(21)和空气反应器单元(25)，其中余热回收利用单元(8)连接在等离子气化单元(5)后，还原反应器单元(13)之前用于回收热量；空气反应器单元(25)位于氧化反应器单元(21)之后，用于还原fe3o4生成载氧体fe2o3用于还原反应器单元(13)；
2.根据权利要求1所述的一种煤和生物质共等离子气化耦合化学链制氢工艺，其特征在于，所述等离子气化单元(5)中的气化炉为带有等离子炬的等离子气化炉形式，等离子气化炉最高炉度可达3000℃。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：王英龙，殷可欣，崔培哲，朱兆友，王帅，张红如，高颖，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：
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