[發明專利]一種固體燃料化學鏈氣化制氫系統與方法

有效

• 申請號: 201310052844.6
• 申請日: 2013-02-18
• 公開（公告）號: CN103113917A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 馬勝;熊杰;鄭路;劉煜
• 申請（專利權）人: 上海鍋爐廠有限公司
• 主分類號: C10J3/00
• 分類號: C10J3/00;C01B3/12;C01B3/56
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;王婧

技術領域

本發明涉及一種固體燃料化學鏈氣化制氫系統與方法，尤其是一種帶CO₂捕捉的固體燃料化學鏈氣化制氫系統與方法。

背景技術

氫氣作為一種潔凈的新型能源，不僅可以作為燃料，而且是重要的化工原料。氫氣進行能量轉換時產物是水，可實現真正意義上的污染物零排放。目前公開和授權的專利中有很多種制氫的方法，專利“煤與生物質共超臨界水催化氣化制氫裝置及方法”公開了一種煤與生物質共超臨界水催化氣化制氫裝置及方法，氣體產物中氫氣含量升高，而且使氣體產物中二氧化碳的濃度提高，二氧化碳容易被分離出來并放到處理終端中，但該方法對反應器和反應條件要求較為苛刻，系統控制復雜；專利“聚焦太陽能熱驅動的生物質超臨界水氣化制氫系統與方法”公開了一種聚焦太陽能熱驅動的生物質超臨界水氣化制氫系統與方法，利用太陽能供熱將低品味的生物質能通過超臨界水氣化制氫的方式轉化為高品質的氫能，但該過程制氫的穩定性和技術經濟性有待于進一步提高；專利“固體燃料催化水蒸氣氣化制取富氫氣體的方法”利用固體熱載體催化劑和生物質混合加入，實現生物質快速裂解和催化氣化，氫氣純度高，但該方法涉及到高活性的催化劑的選擇與制備以及催化反應器的設計等問題，催化劑的失活和磨損問題較難解決；專利“一種化學鏈制氫方法及其裝置”選擇鈣鈦礦型氧化物作為氧載體，裝置主體結構包括燃料反應器、水蒸氣反應器和空氣反應器。在制得純H₂的同時，實現了CO₂的自動分離，避免了溫室氣體的排放。但系統較為復雜，同時鈣鈦礦型氧化物制備也較為復雜。

化學鏈燃燒(chemical?looping?combustion)是一種嶄新的燃燒理念，燃料不直接與空氣接觸燃燒，而是以載氧體在兩個反應器之間的循環交替反應來實現燃料的燃燒過程；載氧體在空氣中進行氧化反應，然后與燃料進行還原反應，氣相反應產物只有CO₂和H₂O(汽)，凝結出水，得到高純CO₂。基于化學鏈燃燒內生分離CO₂的特點，利用化學鏈氣化的方法制氫是當前研究的熱點，但利用氧載體化學鏈氣化制氫，同時利用調質CaO實現CO₂的捕捉研究的還很少。

發明內容

本發明的目的是采用一種化學鏈燃燒方法與鈣基吸附劑吸附集成的系統與方法實現固體燃料的制氫和CO₂捕捉，具有低成本制氫和減少溫室氣體排放的優點。

為了達到上述目的，本發明提供了一種固體燃料化學鏈氣化制氫系統，其特征在于，包括空氣反應器，空氣反應器具有空氣進口，空氣反應器的出口連接第一氣固分離裝置的入口，第一氣固分離裝置的氣體出口連接大氣，第一氣固分離裝置的固體出口連接燃料反應器，燃料反應器通過返料裝置與空氣反應器相連，燃料反應器具有水蒸氣進口和固體燃料進口，燃料反應器的出口連接第二氣固分離裝置的入口，第二氣固分離裝置的固體出口連接燃料反應器，第二氣固分離裝置的氣體出口連接合成氣變換裝置，合成氣變換裝置的氣體出口連接CO₂吸附單元的入口，CO₂吸附單元的排放口連接H₂處理單元，CO₂吸附單元的出口連接第三氣固分離裝置的入口，第三氣固分離裝置的CaCO₃固體出口連接煅燒爐，煅燒爐的出口連接第四氣固分離裝置的入口，第四氣固分離裝置的氣體出口連接CO₂處理單元，第四氣固分離裝置的固體出口連接CaO儲罐，CaO儲罐連接CO₂吸附單元和CaO調質單元，CaO調質單元具有醋酸入口或水蒸氣入口，CaO調質單元連接CO₂吸附單元。

進一步地，所述的合成氣變換裝置為耐硫中溫變換或低溫變換或中溫變換串聯低溫變換反應器或等溫變換反應器。

進一步地，所述的CaO儲罐與CO₂吸附單元的管路上增加CaO進料口。