[發明專利]一種基于化學鏈制氫技術提高煤合成氣中氫碳比的方法

在審

• 申請號: 201811600752.6
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109455666A
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 朱兆友;于萌瀟;李國選;王英龍;崔培哲
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: C01B3/06
• 分類號: C01B3/06
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 郝團代

1.一種基于化學鏈制氫技術提高煤合成氣中氫碳比的方法，實現該方法的裝置包括：燃料反應器R1、分離器FS1、蒸汽反應器R2、分離器FS2、氣體反應器R3、冷凝器C1、水煤混合器M1、磨煤機CRU、篩筒SCR、裂解室R4、燃燒室R5、氣體混合器M2；燃料反應器R1出口與分離器FS1進口相連接，分離器FS1固體出口與蒸汽反應器R2進口相連接，蒸汽反應器R2固體出口經分離器FS2與氣體反應器R3進口相連接，蒸汽反應器R2氣體出口與氣體混合器M2進口相連接，氣體反應器R3經冷凝器C1與燃料反應器R1入口相連接，水煤混合器M1出口與磨煤機CRU入口相連接，磨煤機CRU出口與篩筒SCR入口相連接，篩筒SCR出口與裂解室R4入口相連接，篩筒SCR循環出口與水煤混合器M1入口相連接，裂解室R4出口與燃燒室R5入口相連接，燃燒室R5出口與氣體混合器M2進口相連接；

一種基于化學鏈制氫技術提高煤合成氣中氫碳比的方法，包括以下步驟：

(1)Fe₂O₃與燃料輸入燃料反應器R1，得到的FeO固體經分離器FS1與蒸汽反應器R2入口相連，產生的氣體經分離器FS1出口排空，蒸汽反應器R2產生的Fe₃O₄固體經分離器FS2與氣體反應器R3入口連接，氣體反應器R3得到的Fe₂O₃經冷凝器C1與燃料反應器R1入口相連接；

(2)煤與水經水煤混合器M1、磨煤機CRU與篩筒SCR入口連接，研磨不充分的水煤漿經篩筒SCR出口與水煤混合器M1入口連接，水煤漿經篩筒SCR與裂解室R4相連接，裂解室R4出口與燃燒室R5入口相連接；

(3)蒸汽反應器R2產生的氫氣經分離器FS2與氣體混合器M2入口連接，燃燒室R5出口與氣體混合器M2入口相連接，氣體混合器M2出口得到提高氫碳比后的煤合成氣；

燃料反應器R1反應溫度731℃，操作壓力18bar；蒸汽反應器R2反應溫度735℃，操作壓力20bar，蒸汽進料溫度100℃；氣體反應器R3反應溫度835℃，操作壓力15.4bar；冷凝器冷凝溫度731℃；裂解室R3反應溫度500℃，操作壓力42.35bar，水煤漿進料溫度20℃；燃燒室R4反應溫度1300℃，操作壓力42.35bar；提高氫碳比后的煤合成氣產品中H₂含量為32.0％-41.6％，CO含量為32.6％-38.0％(摩爾分數)。

2.根據權利要求1所述的一種基于化學鏈制氫技術提高煤合成氣中氫碳比的方法，其特征在于：燃料反應器R1中的反應物為Fe₂O₃和CH₄，其中燃料中的CH₄含量為80％(摩爾分數)。

3.根據權利要求1所述的一種基于化學鏈制氫技術提高煤合成氣中氫碳比的方法，其特征在于：所述水煤漿用量為1470.59kg/h，其中煤用量為1000kg/h，水用量為470.59kg/h。

4.根據權利要求1所述的一種基于化學鏈制氫技術提高煤合成氣中氫碳比的方法，其特征在于：蒸汽反應器R2產生氫氣純度高于99.99％，產量為16.13kg/h-53.75kg/h。

5.根據權利要求1所述的一種基于化學鏈制氫技術提高煤合成氣中氫碳比的方法，其特征在于：燃燒室R5產生的合成氣量為2186.76kg/h，其中主要的產品的量(摩爾分數)：CO為40.9％，CO₂為10.6％，H₂O為19.9％，H₂為26.8％，H₂S為0.3％，N₂為1.5％。

6.根據權利要求1所述的一種基于化學鏈制氫技術提高煤合成氣中氫碳比的方法，其特征在于：氣體混合器M2出口得到的提高氫碳比后的煤合成氣中CO含量為32.6％-38％，H₂含量為32％-41.6％(摩爾分數)。