[發(fā)明專(zhuān)利]一種直接利用高溫焦?fàn)t荒煤氣制取高純氫的裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811317853.2
• 申請(qǐng)日: 2018-11-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109399564B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳玉民;肖遙;張寶旭;白晨曦;杜吉智;閆偉杰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C01B3/38
• 分類(lèi)號(hào): C01B3/38;C01B3/56;C01B3/50;C10K1/00;C10K1/02;C10K1/04;C10K1/08
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 周敏

1.一種直接利用高溫焦?fàn)t荒煤氣制取高純氫的裝置，其特征在于，包括焦油轉(zhuǎn)換器（1）、余熱鍋爐（2）、噴淋塔（5）、陣列式自熱重整膜反應(yīng)器（6）、水汽轉(zhuǎn)化器（7）和變壓吸附塔（11）；

所述的焦油轉(zhuǎn)換器（1）包括一級(jí)空氣噴嘴組（101）、二級(jí)空氣噴嘴組（102）、反應(yīng)腔（103）和保溫層（104）；所述一級(jí)空氣噴嘴組（101）、二級(jí)空氣噴嘴組（102）均有至少三個(gè)周向等角度安裝在所述反應(yīng)腔（103）壁上的空氣噴嘴，空氣噴嘴一端置于反應(yīng)腔（103）內(nèi)部、其上設(shè)置有多孔陶瓷曝氣口（105），另一端與噴射空氣管路連通，一級(jí)空氣噴嘴組（101）和二級(jí)空氣噴嘴組（102）軸向間隔距離為反應(yīng)腔（103）長(zhǎng)度的1/10~1/5，所述保溫層（104）包裹在反應(yīng)腔（103）的外表面上；

所述的陣列式自熱重整膜反應(yīng)器（6）包括固定重整床（603）和鈀合金膜管（604），所述的固定重整床（603）為圓環(huán)柱形結(jié)構(gòu)、與反應(yīng)器壁同軸設(shè)置，固定重整床（603）內(nèi)圓面形成的圓柱腔為燃燒加熱室（601），固定重整床（603）外圓面與反應(yīng)器壁之間形成的環(huán)形腔為煙氣加熱室（602），燃燒加熱室（601）的入口端設(shè)有連接法蘭、尾端封閉，燃燒加熱室（601）靠近尾端處通過(guò)若干煙氣導(dǎo)流管（605）與所述煙氣加熱室（602）連通；固定重整床（603）內(nèi)加載有催化劑床層，固定重整床（603）的尾端通過(guò)法蘭與尾氣通道（608）連通，若干個(gè)所述鈀合金膜管（604）以固定重整床（603）軸線(xiàn)為中心陣列式浸埋在催化劑床層內(nèi)、其尾端通過(guò)連接盤(pán)管（606）與集氣聯(lián)箱（609）連通；煙氣加熱室（602）徑向布置有若干連通大氣的排煙通道（6011），固定重整床（603）的進(jìn)氣端蓋設(shè)置有若干進(jìn)氣通道（6012），進(jìn)氣通道（6012）上設(shè)有連接法蘭，所述的集氣聯(lián)箱（609）設(shè)置有連通氫氣收集裝置的聯(lián)箱出口（607）；

所述焦油轉(zhuǎn)換器（1）的進(jìn)氣端與焦?fàn)t提升管連接，焦油轉(zhuǎn)換器（1）的出氣端與所述余熱鍋爐（2）的頂部入口連接，余熱鍋爐（2）的下側(cè)出口與所述噴淋塔（5）的下側(cè)入口連接，余熱鍋爐（2）的中側(cè)出口一路與余熱鍋爐（2）的上側(cè)出口分別連接氣體混合器（14）后與所述陣列式自熱重整膜反應(yīng)器（6）的進(jìn)氣通道（6012）連接，陣列式自熱重整膜反應(yīng)器（6）的尾氣通道（608）與所述水汽轉(zhuǎn)化器（7）的頂部入口連接，水汽轉(zhuǎn)化器（7）的底部出口與所述變壓吸附塔（11）的入口連接，變壓吸附塔（11）的頂部出口與余熱鍋爐（2）的中側(cè)出口的另一路分別連接比例閥（15）后與燃燒加熱室（601）的入口連接，所述余熱鍋爐（2）與噴淋塔（5）之間的連接管道中設(shè)有依次連接的壓縮機(jī)Ⅰ（3）、水汽分離器Ⅰ（4），所述水汽轉(zhuǎn)化器（7）和變壓吸附塔（11）之間的連接管道中設(shè)有依次連接的混合式冷凝器（8）、壓縮機(jī)Ⅱ（9）和水汽分離器Ⅱ（10）。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直接利用高溫焦?fàn)t荒煤氣制取高純氫的裝置，其特征在于，所述反應(yīng)腔（103）為圓柱形，反應(yīng)腔（103）的進(jìn)氣端和出氣端均往內(nèi)壁收縮，形成一個(gè)中間寬、兩頭窄的類(lèi)梭形空腔。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種直接利用高溫焦?fàn)t荒煤氣制取高純氫的裝置，其特征在于，在燃燒加熱室（601）的入口與比例閥（15）之間管路上安裝有阻火器（12）。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種直接利用高溫焦?fàn)t荒煤氣制取高純氫的裝置，其特征在于，所述煙氣加熱室（602）內(nèi)設(shè)有多個(gè)上下交錯(cuò)布置的折流板（6010）。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種直接利用高溫焦?fàn)t荒煤氣制取高純氫的裝置，其特征在于，所述燃燒加熱室（601）的尾端采用內(nèi)嵌式法蘭（6013）封閉。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種直接利用高溫焦?fàn)t荒煤氣制取高純氫的裝置，其特征在于，所述煙氣導(dǎo)流管（605）為兩根，以燃燒加熱室（601）軸心為中心，周向等角度布置。