[發(fā)明專利]一種基于化學(xué)鏈制氫技術(shù)提高煤合成氣中氫碳比的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811600752.6
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109455666A
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱兆友;于萌瀟;李國選;王英龍;崔培哲
• 申請（專利權(quán)）人: 青島科技大學(xué)
• 主分類號: C01B3/06
• 分類號: C01B3/06
• 代理公司: 青島中天匯智知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37241
• 代理人: 郝團代

本發(fā)明提供了一種基于化學(xué)鏈制氫技術(shù)提高煤合成氣中氫碳比的方法。本方法以Fe₂O₃作為反應(yīng)物，分別與甲烷、水蒸汽、氧氣反應(yīng)的化學(xué)鏈循環(huán)技術(shù)制取氫氣，根據(jù)煤化工產(chǎn)品生產(chǎn)的不同需求，提高水煤漿反應(yīng)生成的煤制合成氣中的氫碳比。與傳統(tǒng)水煤氣變換方法相比，該方法制得的氫氣純度高，合成氣產(chǎn)品的氫碳比易于控制，避免了水煤氣變換的污染和大量的水消耗，同時固體反應(yīng)物Fe₂O₃可循環(huán)利用，保證系統(tǒng)的連續(xù)運行。

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明屬于煤氣化制合成氣領(lǐng)域，具體涉及一種基于化學(xué)鏈制氫技術(shù)提高煤合成氣中氫碳比的方法。

【背景技術(shù)】

煤制合成氣是指以煤為原料，以氧氣、水蒸汽為氣化劑，在高溫條件下通過化學(xué)反應(yīng)把煤中的可燃部分轉(zhuǎn)化為氣體的過程。煤合成氣以氫氣、一氧化碳為主要組分，可用作甲醇、乙二醇等多種工業(yè)產(chǎn)品的原料，根據(jù)不同產(chǎn)品的不同需求，對煤合成氣中的氫碳比進行調(diào)整，是實現(xiàn)目標(biāo)產(chǎn)品高效生產(chǎn)的必要環(huán)節(jié)，對我國煤化工行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

化學(xué)鏈重整制氫技術(shù)是使用固態(tài)金屬氧化物作為反應(yīng)物代替?zhèn)鹘y(tǒng)過程中的氧氣，將燃料直接轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，通過被還原的金屬氧化物與水蒸汽再生產(chǎn)生氫氣，是有一種新興的制取氫氣的方法。目前化學(xué)鏈重整制氫技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，正在不斷選取合適的金屬氧化物提高制氫效率。目前，調(diào)整煤合成氣中氫碳比例主要采用水煤氣變換的方法，該方法的耗水量大，對環(huán)境污染嚴(yán)重。化學(xué)鏈重整制氫技術(shù)能夠根據(jù)不同的產(chǎn)品需求對煤合成氣中的氫碳比進行調(diào)整，同時減少對環(huán)境的污染，實現(xiàn)煤化工行業(yè)的節(jié)能減排。

專利(CN201810621022.8)涉及一種化學(xué)鏈制氫脫碳一體化的方法，通過建立一套熱平衡的制氫裝置，同時實現(xiàn)產(chǎn)生H₂產(chǎn)品和吸附CO₂的雙重目標(biāo)，能夠高效利用燃料，減少能量損失。但是該方法的設(shè)備規(guī)模小，不適用于工業(yè)化大批量生產(chǎn)，同時CO₂吸附劑難回收。

專利(CN201410332169.7)涉及一種利用生物質(zhì)熱解氣化的化學(xué)鏈制備氫氣的方法，采用有尖晶石結(jié)構(gòu)的NiFe₂O₄氧載體，利用生物質(zhì)熱解氣和水蒸汽的交替反應(yīng)制取氫氣，具有易于控制、能耗低、處理后焦油含量低的優(yōu)點。但是該方法的能源轉(zhuǎn)化率低，制取氫氣的效率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[要解決的技術(shù)問題]

本發(fā)明的目的是提供一種基于化學(xué)鏈制氫技術(shù)提高煤合成氣中氫碳比的方法。

[技術(shù)方案]

本發(fā)明針對目前煤制合成氣過程中使用水煤氣變換技術(shù)調(diào)整合成氣中氫碳比方法存在的問題，即耗水量大，對環(huán)境污染嚴(yán)重等，提出了一種基于化學(xué)鏈制氫技術(shù)提高煤合成氣中氫碳比的方法，采用新型的化學(xué)鏈重整制氫方法，能夠減少生產(chǎn)過程中的水耗，降低對環(huán)境的污染。

本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種基于化學(xué)鏈制氫技術(shù)提高煤合成氣中氫碳比的方法，實現(xiàn)該方法的裝置包括：燃料反應(yīng)器R1、分離器FS1、蒸汽反應(yīng)器R2、分離器FS2、氣體反應(yīng)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(yīng)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(yīng)器R2進口相連接，蒸汽反應(yīng)器R2固體出口經(jīng)分離器FS2與氣體反應(yīng)器R3進口相連接，蒸汽反應(yīng)器R2氣體出口與氣體混合器M2進口相連接，氣體反應(yīng)器R3經(jīng)冷凝器C1與燃料反應(yīng)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(huán)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(xué)鏈制氫技術(shù)提高煤合成氣中氫碳比的方法，包括以下步驟：