[發明專利]一種利用冶金熔渣余熱重整富含甲烷的可再生資源制氫方法

有效

• 申請號: 201210313715.3
• 申請日: 2012-08-29
• 公開（公告）號: CN102826508A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 張軍玲;袁章福;呂興梅;趙宏欣;高潔
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C01B3/48
• 分類號: C01B3/48
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種冶金熔渣余熱重整富含甲烷的可再生資源制氫的方法，依次包括如下步驟：

a)將組成為體積分數為57～66％的CH₄和體積分數為33～39％的CO₂的可再生資源氣體與一定量的二氧化碳和水蒸氣混合，混合氣以一定流速進入熱交換床，與相向而來熔渣流接觸，并進行熱交換；熔渣降溫凝固過程中被氣體破碎，達到理想粒度；通過自動調整氣速，使熱交換床在流化床和氣流床之間切換，粒化后的爐渣能夠及時被帶出，并進行更充分的熱交換；

b)富含甲烷的氣體通過顆粒層進行深層次的熱交換，使體系溫度達到800℃以上，在冶金熔渣的催化下進行初步二氧化碳重整反應；氣體通過出口處預置催化劑的作用下進一步發生重整反應，生成一氧化碳和氫氣；

c)合成氣進入氣體變換裝置，通過一氧化碳與水蒸氣的反應，提高合成氣中氫氣含量。

d)變換后含有大量二氧化碳的混合氣體進入中低溫冶金渣，在水蒸氣作用于冶金渣在球磨系統中發生固碳反應，獲得固碳后的鋼渣可用作建筑材料等。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟a)中冶金熔渣的種類包括高爐渣、轉爐渣、電爐渣和有色冶金渣。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟a)中富含甲烷的可再生資源包括垃圾填埋氣，沼氣，消化氣，生物質氣。

4.根據權利要求1所述的冶金熔渣余熱重整富含甲烷的可再生資源制氫的方法，其特征在于步驟a)中氣體流速為1m/s～5m/s。

5.根據權利要求1所述的冶金熔渣余熱重整富含甲烷的可再生資源制氫的方法，其特征在于步驟a)中所用爐渣若為轉爐渣和高爐渣，混合氣體的體積分數分別為：二氧化碳62％～74％，甲烷32％～13％，水蒸汽6％～17％。

6.根據權利要求1所述的冶金熔渣余熱重整富含甲烷的可再生資源制氫的方法，其特征在于步驟a)中所述的熔渣流速為0.01m/s～0.1m/s。

7.根據權利要求1所述的冶金熔渣余熱重整富含甲烷的可再生資源制氫的方法，其特征在于步驟a)中所述熱交換過程中容器內的壓力為0.1MPa～1MPa。

8.用于權利要求1所述方法的一種冶金熔渣余熱重整富含甲烷的可再生資源制氫的裝置，該裝置包括如下部分：混合氣體與高溫渣進行熱交換的可切換流化/氣流床，預置催化劑并進行甲烷重整和熔渣粒化的渣室，預置催化劑并進行氣體轉換的氣體轉換室，二氧化碳氣體充分吸收和爐渣細化的球磨裝置。