[發明專利]一種生物質氣化聯產氫氣和多孔碳材料的系統

有效

• 申請號: 201710702904.2
• 申請日: 2017-08-16
• 公開（公告）號: CN107338075B
• 公開（公告）日: 2020-01-21
• 發明（設計）人: 陳漢平;陳偉;陳應泉;楊海平;王賢華;邵敬愛;張雄;曾闊;張世紅
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C10J3/56
• 分類號: C10J3/56;C10J3/72;C10J3/82
• 代理公司: 42201 華中科技大學專利中心
• 代理人: 王世芳;李智

1.一種生物質氣化聯產氫氣和多孔碳材料的系統，其特征在于，該系統包括流化床水蒸氣氣化活化子系統、以及分別與該流化床水蒸氣氣化活化子系統連接的氣化氣重整分離子系統、氣化氣循環再利用子系統，其中，

所述流化床水蒸氣氣化活化子系統用于在水蒸氣和活化劑填料共同存在的條件下，對生物質進行水蒸氣氣化活化反應，以得到初步的氣化氣和氣化焦炭，同時用于將焦炭回爐進行多次活化反應，以得到孔隙發達的多孔碳產品；

所述氣化氣重整分離子系統用于將從所述流化床水蒸氣氣化活化子系統產生的初步氣化氣體進行甲烷重整和水氣轉化反應，并進行冷卻分離以得到純凈的氫氣產品；

所述氣化氣循環再利用子系統用于將從所述氣化氣重整分離子系統產生的殘余氣化氣及冷卻水進行高溫加熱，并送入所述流化床水蒸氣氣化活化子系統，與生物質進行再次反應，實現物質的重復利用，同時進一步活化焦炭產品，

所述殘余氣化氣包括二氧化碳、一氧化碳和甲烷中的一種或者多種，

所述流化床水蒸氣氣化活化子系統包括依次相連的給料絞龍(1)、給料倉(2)、流化床氣化活化爐(3)、氣化氣導出管(4)、旋風分離器(5)以及初步氣化氣導出管(6)，

生物質及活化劑底料通過所述給料倉(2)和給料絞龍(1)進入流化床氣化活化爐(3)，在高溫水蒸氣和活化劑的作用下，生物質發生氣化活化反應，產生的氣化氣和氣化焦炭進入旋風分離器(5)，氣化氣從初步氣化氣導出管(6)輸出，

所述流化床水蒸氣氣化活化子系統還包括位于所述旋風分離器(5)下端的焦炭排出口(22)以及與所述焦炭排出口(22)相連的多孔碳出料絞龍(20)，在多孔碳出料絞龍(20)上設置有多孔碳冷卻水導入管(21)和多孔碳冷卻水導出管(26)，

工作時，所述旋風分離器(5)內的氣化焦炭經焦炭排出口(22)再次進入所述流化床氣化活化爐(3)，進行進一步的氣化活化反應，以得到孔隙率發達的多孔碳材料，產生的多孔碳材料在多孔碳出料絞龍(20)內經冷卻水冷卻后輸出；

吸收多孔碳熱量后的冷卻水從多孔碳冷卻水導出管(26)導出，以備循環利用，

所述氣化氣重整分離子系統包括依次相連的甲烷重整爐(7)、一次重整氣化氣導出管(8)、水氣轉換爐(9)以及二次重整氣化氣導出管(10)，

所述甲烷重整爐(7)與所述流化床水蒸氣氣化活化子系統的初步氣化氣導出管(6)連通，

工作時，生物質氣化活化得到的氣化氣在甲烷重整爐(7)內經催化劑作用進行甲烷重整化反應，以降低甲烷和二氧化碳含量，產生更多的氫氣，

一次重整后的氣化氣經一次重整氣化氣導出管(8)進入水氣轉換爐(9)內，進一步的進行水氣轉換反應，使得一氧化碳含量降低，生成更多的氫氣，

二次重整后的富氫氣化氣經二次重整氣化氣導出管(10)輸出，

所述氣化氣重整分離子系統還包括依次連通的氣化氣冷卻水導入管(11)、冷卻塔(12)、氣化氣冷卻水導出管(13)、低溫氣化氣導出管(14)、氣化氣膜分離反應器(15)、殘余氣化氣導出管(16)以及氫氣導出管(24)，

工作時，所述二次重整后的富氫氣化氣進入冷卻塔(12)內，在冷卻水的作用下快速冷卻至較低溫度，再經低溫氣化氣導出管(14)導入氣化氣膜分離反應器(15)內進行氣體分離，分離出來的純凈氫氣經氫氣導出管(24)輸出；

未被分離的二氧化碳、一氧化碳以及甲烷從殘余氣化氣導出管(16)導出，吸收高溫氣化氣熱量的冷卻水經氣化氣冷卻水導出管(13)導出，以備后續熱量利用，

所述氣化氣循環再利用子系統包括相互連通的高溫換熱器(18)和高溫水蒸氣及殘余氣化氣導出管(19)，

所述高溫換熱器(18)與所述氣化氣重整分離子系統的氣化氣冷卻水導出管(13)和殘余氣化氣導出管(16)連通，所述高溫水蒸氣及殘余氣化氣導出管(19)與所述流化床水蒸氣氣化活化子系統的流化床氣化活化爐(3)和多孔碳冷卻水導出管(26)相連通，

工作時，殘余氣化氣和吸收熱量后的冷卻水在高溫換熱器(18)被加熱成高溫氣化活化氣體，導入所述流化床氣化活化爐(3)內，再次與生物質進行氣化活化反應，使得氣化氣產物及系統能量循環再利用，

所述氣化氣循環再利用子系統還包括依次連通的燃燒爐(23)、高溫煙氣導出管(25)和低溫煙氣導出管(17)，

工作時，所述燃燒爐(23)產生的高溫煙氣經低溫煙氣導出管(17)進入所述高溫換熱器(18)內，加熱殘余氣化氣和吸收熱量后的冷卻水，為生物質水蒸氣氣化活化反應補充所需熱量。