[發(fā)明專利]一種基于鐵或鐵氧化物制氫并分離CO2的方法及裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910184428.5
• 申請日: 2009-08-12
• 公開（公告）號: CN101746721A
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 向文國;薛志鵬;王新
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學
• 主分類號: C01B3/06
• 分類號: C01B3/06;C01B3/10;C01B31/20;F01K27/02;F01D15/10;C10J3/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 陸志斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用燃料經(jīng)氣化或直接制取氫氣的方法和裝置，尤其涉及一 種基于鐵或鐵氧化物制氫并分離CO₂的方法及裝置。

背景技術(shù)

能源利用的可持續(xù)發(fā)展策略之一，實現(xiàn)能源的高效清潔利用。氫能以其清潔、 高效、利用形式多樣等諸多優(yōu)點，在未來可持續(xù)能源系統(tǒng)中，有望成為能源載體。 氫能利用效率較高，遺憾的是自然界中的氫大多是以化合態(tài)存在的，作為二次能 源必須由其他一次能來制取。我國是一個以煤炭為主的能源消耗大國，在這一基 本國情下，未來半個世紀內(nèi)，在能源的選擇上，化石燃料仍將扮演著非常重要的 角色。但化石能源向氫能轉(zhuǎn)化的過程中排放出大量的CO₂，由此引起的溫室效應 對生態(tài)環(huán)境造成嚴重的破壞。由于以化石燃料為基礎(chǔ)的氫生產(chǎn)過程排放的CO₂的 量如此巨大，氫作為環(huán)境友好的清潔能源的優(yōu)點將會消失。因此，在化石燃料制 氫過程中，有效分離并固化CO₂成為能否實現(xiàn)化石燃料規(guī)模清潔制氫的關(guān)鍵之 一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種基于鐵或鐵氧化物制氫并分離CO₂的方法及裝置，由于本 發(fā)明將燃料制取氫氣的同時能有效分離二氧化碳，具有獲得潔凈能源且利于環(huán)保 的優(yōu)點。

本發(fā)明的方法技術(shù)方案如下：

一種基于鐵或鐵氧化物制氫并分離CO₂的方法，將鐵或鐵氧化物置于空氣 反應器流化床內(nèi)，在空氣反應器流化床下端E通入流化空氣，鐵或鐵氧化物與 空氣中的氧氣反應后得到Fe₂O₃，再使氣固兩相經(jīng)貧氧空氣分離器分離；分離后 的空氣從貧氧空氣分離器的上端H排出，分離后的Fe₂O₃通過第一溢流槽進入燃 料反應器流化床；Fe₂O₃在進入燃料反應器流化床時首先被夾帶到燃料反應器提 升管中，并在燃料反應器提升管中與來自混合氣化反應室的未反應的合成氣反 應，并將合成氣轉(zhuǎn)化為二氧化碳水蒸氣混合氣，而Fe₂O₃則轉(zhuǎn)化為Fe₃O₄，將以 上氣固兩相經(jīng)二氧化碳分離器分離，分離后的二氧化碳水蒸氣混合氣從二氧化碳 分離器的上端I排出，冷凝后獲得潔凈的二氧化碳，而未反應的Fe₂O₃以及生成 的Fe₃O₄從二氧化碳分離器的下端排出，經(jīng)返料槽進入混合氣化反應室，固體燃 料則通過螺旋給料器進入混合氣化反應室，混合氣化反應室的下端A通入水蒸氣 作為氣化介質(zhì)，由Fe₂O₃以及Fe₃O₄提供固體燃料與水蒸氣氣化的熱量，氣化后 的合成氣與Fe₂O₃及Fe₃O₄發(fā)生還原反應，生成二氧化碳和水蒸氣并與未反應的 合成氣上升至燃料反應器提升管，而Fe₂O₃及Fe₃O₄則被還原為FeO或Fe，含有 FeO和Fe的鐵氧化物通過第二溢流槽溢流到制氫反應器流化床，在制氫反應器 流化床下端C通入水蒸氣作為流化介質(zhì)，水蒸氣與FeO或Fe反應生成氫氣，F(xiàn)eO 或Fe則被氧化為Fe₃O₄，再使氣固兩相經(jīng)氫氣分離器分離，分離后的氫氣水蒸 氣混合氣從該分離器上端G排出，冷凝后得到純凈的氫氣，分離后的Fe₃O₄，經(jīng) 過第三溢流槽回到空氣反應器流化床進一步氧化，實現(xiàn)循環(huán)使用。

本發(fā)明的裝置技術(shù)方案如下：