[發明專利]利用生物質制取高純度氫氣的方法及裝置

有效

• 申請號: 201210547709.4
• 申請日: 2012-12-16
• 公開（公告）號: CN103011072A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 張衛江;楊肖;徐姣
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C01B3/02
• 分類號: C01B3/02;C01B3/50;C01B3/00;C10J3/20;C10J3/60;C10J3/66;C10J3/84;C10J3/72;C10J3/80;C10B53/02;C10B57/02;C10B49/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

1.利用生物質制取高純度氫氣的制備方法，其特征是流程如下：

生物質（a）分別由傳送帶輸送到下吸式固定床氣化爐的封閉式連續給料器和固定床炭化爐上封閉式連續給料器；冷空氣（h）經過空氣預熱器加熱之后成為熱空氣（k）進入到下吸式固定床氣化爐參與氣化反應；氣化反應生成的高溫氣化燃氣（b）經過旋風分離器除塵之后在閥門的控制下進入固定床炭化爐中為低溫慢速炭化反應提供熱量，生成的灰（m）由封閉式連續出灰器排出；

高溫氣化燃氣（b）進入固定床炭化爐后，與爐內的生物質充分接觸并加熱生物質；爐內的生物質在受熱的情況下發生低溫慢速炭化反應；慢速低溫炭化過程中生成的低溫炭（n）進入移動床炭化爐；慢速低溫炭化過程中生成的可燃氣體和剩余的氣化燃氣c一起經過高溫防爆風機加壓并分成三部分：第一部分進入燃氣加熱器中燃燒并為移動床炭化爐提供熱量；第二部分進入內燃機發電系統中作為發電燃料，且產生的電能為整個系統的動力設備提供能量；第三部分進入水蒸氣發生器中燃燒并為生產過熱水蒸氣提供熱量；

低溫炭（n）進入移動床炭化爐后，在爐內以特定的速率前進，并在燃氣加熱器的高溫加熱下發生快速高溫炭化反應，并生成具有高反應活性的高溫炭（p）；生成的高反應活性高溫炭（p）進入流化床碳水反應爐；燃氣加熱器產生的高溫煙氣（i）進入空氣預熱器中，并加熱冷空氣（h）；

高反應活性高溫炭（p）進入流化床碳水反應爐后，在爐內與水蒸氣發生器生產的過熱蒸汽進行充分反應并生成初級富氫氣體（d）；初級富氫氣體（d）分別經過旋風分離器和冷凝器之后，經由常溫防爆風機加壓并進入氫氣提純裝置進行氫氣提純，并獲得最終的產品——純度大于99.99%的高純氫（e）。

2.實現權利要求1的利用生物質制取高純度氫氣制備方法的裝置，其特征是：由生物質固定床氣化裝置、生物質固定床低溫慢速炭化裝置、移動床快速高溫深度炭化裝置、碳水反應流化床裝置、富氫氣體冷卻裝置和氫氣提純裝置依次相連；利用空氣預熱裝置回收高溫煙氣的余熱并加熱冷空氣，生物質燃氣發電系統為整個制氫系統中的動力裝置提供電能。

3.如權利要求2所述的裝置，其特征是所述的生物質固定床氣化裝置中，封閉式連續給料器（10）位于下吸式固定床氣化爐（1）的左側上部，封閉式連續出灰器（13）位于下吸式固定床氣化爐（1）的底部，下吸式固定床氣化爐（1）的左側中部連接有進氣管道，右側下部連接有出氣管道，出氣管道的另一端連接下吸式固定床氣化爐的旋風分離器（11）后，最后連接到固定床炭化爐（2）的左側下部位置。

4.如權利要求2所述的裝置，其特征是所述的生物質固定床低溫慢速炭化裝置中，封閉式連續給料器（18）位于固定床炭化爐（2）的左側上部，固定床炭化爐（2）的左側下部位置連接上述生物質固定床氣化裝置系統中出氣管道的末端，固定床炭化爐（2）的右側上部位置連接出氣管道，并連接高溫防爆風機（12），高溫防爆風機（12）后的管道分成三個支管：第一個支管連接到燃氣加熱器（9），第二個支管連接到內燃機發電系統（16），第三個支管連接到水蒸氣發生器（7），固定床炭化爐（2）的底部連接移動床炭化爐（3）。

5.如權利要求2所述的裝置，其特征是所述的移動床快速高溫深度炭化裝置中，移動床炭化爐（3）的起始端與固定床炭化爐（2）的底部相接，移動床炭化爐（3）的末端與流化床碳水反應爐（4）的左側上部位置相接，移動床炭化爐（3）的外壁包裹燃氣加熱器（9），移動床炭化爐（3）的外壁設有泄氣閥（14），燃氣加熱器（9）的右側上部連接高溫防爆風機（12）后的第一個支管，左側下部通過管道連接到空氣預熱器（8）。

6.如權利要求2所述的裝置，其特征是所述的碳水反應流化床裝置中，流化床碳水反應爐（4）的左側上部位置連接移動床炭化爐（3）的末端，右側上部連接有出氣管道，出氣管道的另一端連接流化床碳水反應爐的旋風分離器（17）后，最后連接到冷凝器（5），流化床碳水反應爐（4）的底部通過管道與水蒸氣發生器（7）頂部相接，水蒸氣發生器（7）的右側上部連接有進水管道，右側下部連接有出煙管道，左側下部與高溫防爆風機（12）后的第三個支管相接，水蒸氣發生器（7）的出煙管道最終連接到空氣預熱器（8）。

7.如權利要求2所述的裝置，其特征是所述的富氫氣體冷卻裝置為冷凝器（5）；冷凝器（5）的左側管道與流化床碳水反應爐的旋風分離器（17）后的管道相接，右側管道與常溫防爆風機（15）連接后再連接到氫氣提純裝置（6）。