[發(fā)明專利]生物質(zhì)循環(huán)流化床氣化聯(lián)合H2

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710216516.3
• 申請日: 2017-04-05
• 公開（公告）號: CN107142128B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 豆斌林;張華;崔國民;王子龍;張振華;吳文廣
• 申請（專利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類號: C10J3/54
• 分類號: C10J3/54;C10J3/56;C10J3/72;C10J3/82;B01D53/02
• 代理公司: 上海德昭知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

本發(fā)明提供了一種生物質(zhì)爐內(nèi)噴鈣循環(huán)流化床燃燒氣化H₂原位吸附強化水汽變換制氫的工藝，通過發(fā)明逐漸擴大爐膛的圓錐形循環(huán)流化床，使生物質(zhì)在循環(huán)流化床低部進行部分空氣燃燒，放出熱量供大部分生物質(zhì)原料進行水蒸氣氣化，在爐內(nèi)同時噴入生石灰催化增效，循環(huán)流化床產(chǎn)生的合成氣，進入移動床反應(yīng)器，進行H₂原位吸附強化水汽變換反應(yīng)制氫，在250～350℃制氫，并同時將制取的氫氣吸附儲存在吸氫材料，分離吸氫材料進行再生釋放出純氫氣，H₂吸附強化水汽變換設(shè)置水汽變換移動床反應(yīng)器、固體分離器、再生器和固體混合器，使水汽變換催化劑和吸附H₂的吸氫材料連續(xù)同時移動、反應(yīng)和再生，獲得100％純氫。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及生物質(zhì)循環(huán)流化床氣化聯(lián)合 H₂吸附強化水汽變換制氫。

背景技術(shù)

大量固體燃料制氫的流程包括：原料氣化、CO水汽變換、變壓吸附及余熱回收等。由于受CO水汽變換可逆反應(yīng)熱力學(xué)平衡限制，制氫普遍轉(zhuǎn)化率和選擇性不高，氫氣純度很低，純度不高的氫氣需后續(xù)產(chǎn)品分離、提純，國內(nèi)外目前深冷分離和變壓吸附能將產(chǎn)品H₂提純到99％以上，但工序復(fù)雜，技術(shù)價格極為昂貴。廉價制氫是氫能發(fā)展的巨大挑戰(zhàn)，適用原料和核心工藝的創(chuàng)新是開啟廉價制氫僅有的2 把鑰匙。地球上每年產(chǎn)生的各種生物質(zhì)及可再生副料的能源總量，是全球每年總能耗的十倍以上。伴隨化石能源供應(yīng)的日趨緊張和環(huán)境保護的巨大壓力，固體生物質(zhì)原料制氫已成為世界各國能源研究的重點，焦點是：如何創(chuàng)新方法，突破熱力學(xué)平衡限制，提高純度、縮短流程，實現(xiàn)高效、低成本制氫。

由于循環(huán)流化床氣化燃料適應(yīng)性廣，已被國內(nèi)外大量研究和應(yīng)用，西方發(fā)達國家早在20世紀(jì)80年代就已經(jīng)開始進行循環(huán)流化床的研究開發(fā)工作，溫克勒爐和恩德粉煤氣化技術(shù)是世界各地大量使用的流化床氣化工藝，但主要是用于生產(chǎn)工業(yè)和民用煤氣，原料的粘結(jié)性也產(chǎn)生諸多不利的影響，小顆粒煤粘結(jié)成大顆粒后，導(dǎo)致氣流分布不均，破壞氣化爐內(nèi)的正常流化工況，爐內(nèi)氣流狀況非常重要，不僅對固體燃料的氣化、燃燒過程有著很大的影響，而且由于氣流影響爐內(nèi)溫度分布，也影響灰的行為及灰渣在氣化爐高溫區(qū)停留時間，對防止結(jié)渣和保證正常流化床氣化有很大作用。固體生物質(zhì)循環(huán)流化床氣化由于原料特性變化大，更加復(fù)雜，商業(yè)化應(yīng)用也較少。我國專利 ZL200710011981.X公開了一種循環(huán)流化床燃燒裝置及其燃燒方法，取消了循環(huán)流化床的高溫分離器，采用了大空間降塵的辦法，增加了熾熱煙氣在燃燒降塵室的停留時間。ZL200610069689.9公開了一種新型秸稈循環(huán)流化床燃燒鍋爐，旨在解決設(shè)備效率低，污染環(huán)境和成本高等問題。ZL200610049355.5公開了一種燃用生物質(zhì)燃料的循環(huán)流化床燃燒裝置及方法，在循環(huán)回路上接有床料和添加劑補充口以便于在必要時加入添加劑來解決堿金屬問題。專利CN201110422395公開了一種生物質(zhì)循環(huán)流化床燃燒鍋爐及其燃燒方法，產(chǎn)生貼壁旋流風(fēng)保護爐膛，提高生物質(zhì)燃燼率和燃燒效率，鍋爐跟循環(huán)流化床燃燒氣化裝置完全不同。專利201120162620公開了一種實用新型生物質(zhì)高速循環(huán)流化床氣化爐，高效的旋風(fēng)分離器和返料器設(shè)計以保證大物料循環(huán)量和生物質(zhì)原料的多次反應(yīng)，從而很好控制氣化爐的溫度場。這些專利技術(shù)雖然能對原料進行燃燒或者氣化轉(zhuǎn)化，但原料適用性并不高，未對鍋爐內(nèi)部防腐蝕沖擊進行考慮，由于停留時間較短，殘渣和飛灰碳含量很高，氣化轉(zhuǎn)化率均不高。專利CN201410211019提供了一種污泥與生物質(zhì)共混氣化制氫的方法與裝置，裝置包括氣化爐、裂解爐和催化重整爐，裝置先將原料氣化，氣化生成的焦油氣和水蒸氣熱裂解，裂解氣催化重整制氫，工藝過程是幾個過程的疊加，氣化爐和催化重整爐采用的是常規(guī)技術(shù)，需要分離制氫過程的CO₂，氫氣純度不高。專利CN201210027948公開了一種煤氣化制氫裝置及方法，裝置包括氣化反應(yīng)器和吸附反應(yīng)器，僅是氣化合成氣(CO和H₂)進行吸附分離獲得氫氣的過程，不涉及水汽變換，原料制氫轉(zhuǎn)化率和選擇性也不高。