[發明專利]一種生物質氣化催化重整制生物氫的裝置及方法

有效

• 申請號: 201410291071.1
• 申請日: 2014-06-25
• 公開（公告）號: CN104017604A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 李清海;張衍國;朱軒豫;古超
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C10J3/00
• 分類號: C10J3/00;C10K1/00;C10K1/02;C10K1/20;C01B3/40
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

1.一種生物質氣化催化重整制生物氫的裝置，其特征在于：該裝置包括依次布置的氣化反應器(1)、高溫過濾器(4)、高溫裂解反應器(7)、一級冷卻器(9)、再熱器(12)、脫硫反應器(13)、催化重整反應器(15)、二級冷卻器(17)和氫分離裝置(27)；氣化反應器(1)的出口通過初氣化管道(18)與高溫過濾器(4)底部的入口相連，高溫過濾器(4)上部的出口通過潔凈氣化管道(6)與高溫裂解反應器(7)上部的入口相連，高溫裂解反應器(7)下部出口通過裂解氣化管道(20)與一級冷卻器(9)下部的入口相連，一級冷卻器(9)上部的出口通過低溫氣化管道(10)與再熱器(12)上部的入口相連，再熱器(12)外部布置加熱器(11)，再熱器(12)下部的出口通過高溫氣化管道(22)與脫硫反應器(13)上部的入口相連，脫硫反應器(13)的下部出口通過脫硫氣化管道(23)與催化重整反應器(15)下部的入口相連，催化重整反應器(15)的上部出口通過催化重整氣化管道(16)與二級冷卻器(17)上部的入口相連，二級冷卻器(17)的下部出口通過低溫催化重整氣化管道(26)與氫分離裝置(27)的入口相連；在氣化反應器上布置有氣化劑入口(2)和生物質進料口(3)，在氫分離裝置(27)上布置有氫氣出口(28)和余氣出口(29)；在高溫裂解反應器(7)的外側布置有加熱器(19)，加熱器(19)內布置有燃燒器(5)；催化重整反應器(15)上布置有蒸汽入口(14)；裂解氣化管道(20)通過旁路(21)與低溫氣化管道(10)相連；旁路(21)穿過加熱器(11)與冷卻器(9)并聯，在冷卻器(9)內布置有蒸汽發生器(8)。

2.按照權利要求1所述的一種生物質氣化催化重整制生物氫的裝置，其特征在于：高溫過濾器(4)內的濾芯為燒結陶瓷，濾芯過濾孔徑為2～10μm。

3.按照權利要求1或2所述的一種生物質氣化催化重整制生物氫的裝置，其特征在于：氫分離器裝置(27)采用膜法分離裝置。

4.采用如權利要求1所述裝置的一種生物質氣化催化重整制生物氫的方法，其特征在于所述方法包括如下步驟：

1)通過生物質進料口(3)向氣化反應器(1)內加入生物質，通過氣化劑入口(2)向氣化反應器內加入水蒸氣、氧氣或者空氣作為氣化劑，氣化反應溫度為500～700℃；氣化后產生的含有氫氣、一氧化碳和甲烷的含灰分的可燃氣體進入高溫過濾器(4)，從高溫過濾器(4)出來的潔凈可燃氣體進入高溫裂解反應器(7)，通過燃燒器(5)產生的高溫煙氣和加熱器(19)將高溫裂解反應器(7)加熱到800～1000℃工作溫度；

2)來自高溫裂解反應器(7)的一部分可燃氣體直接進入一級冷卻器(9)，與布置在一級冷卻器(9)內的蒸汽發生器(8)中的水介質換熱冷卻，這部分可燃氣體在冷卻器(9)內溫度降低到150～200℃；來自高溫裂解反應器(7)的另一部分可燃氣體通過旁路(21)進入加熱器(11)，在加熱器(11)內通過間壁換熱加熱再熱器(12)內的可燃氣體；通過調整旁路內的可燃氣體流量與直接進入一級冷卻器(9)內可燃氣體的比例，將可燃氣體調整到脫硫反應器(13)所需要的溫度200～400℃后進入脫硫反應器(13)，脫硫反應器(13)內的脫硫劑(24)采用ZnO；脫硫后的可燃氣體進入催化重整反應器(15)，催化重整反應器內的催化劑(25)采用Cu，催化重整反應器內的反應溫度為250～400℃，催化重整后的富氫可燃氣體通過二級冷卻器(17)被冷卻介質水冷卻后進入氫分離裝置(27)，氫氣通過氫氣出口(28)流出，余氣通過余氣出口(29)排出作為供入燃燒器(5)的燃料；

3)在蒸汽發生器(8)內產生的蒸汽一部分通過蒸汽入口(14)送入催化重整反應器(15)，蒸汽與CO在催化重整反應器(15)內進行重整反應。