[發(fā)明專利]一種熔渣余熱驅(qū)動的富氫合成氣制備方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910305887.8
• 申請日: 2019-04-16
• 公開（公告）號: CN109880653B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 段文軍;呂瀟峻;李朝
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號: C10J3/46
• 分類號: C10J3/46;C01B3/16;C01B3/56
• 代理公司: 北京易捷勝知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11613
• 代理人: 韓國勝

1.一種熔渣余熱驅(qū)動的富氫合成氣制備系統(tǒng)，包括氣化反應(yīng)器、重整反應(yīng)器和換熱器；

氣化反應(yīng)器具有高溫熔渣入口、漿液入口、水蒸氣入口、爐渣出口和合成氣出口，其中，高溫熔渣通過高溫熔渣入口輸入氣化反應(yīng)器中，含碳固體燃料細(xì)顆粒的漿液通過漿液入口輸入至氣化反應(yīng)器中，水蒸氣通過水蒸氣入口輸入至氣化反應(yīng)器中；

高爐熔渣、水蒸氣和含碳固體燃料細(xì)顆粒的漿液在氣化反應(yīng)器中進行化學(xué)反應(yīng)，并將反應(yīng)后生成的粗合成氣輸入至重整反應(yīng)器中，將爐渣輸入至換熱器中，換熱器通過與爐渣換熱制備水蒸氣；

換熱器的水蒸氣出口與氣化反應(yīng)器、重整反應(yīng)器的水蒸氣入口連通；

所述富氫合成氣制備系統(tǒng)還包括儲渣罐、含碳固體燃料細(xì)顆粒的漿液存儲器、分離設(shè)備、收集器、吸收塔、干燥器、儲氫器和高爐渣粒收集器；

儲渣罐與高溫熔渣入口相連，儲渣罐用于存儲高爐排出的高溫熔渣，使得高溫熔渣能夠穩(wěn)定和連續(xù)的輸出；

含碳固體燃料細(xì)顆粒的漿液存儲器與漿液入口相連，含碳固體燃料細(xì)顆粒的漿液存儲器用于存儲配置好的含碳固體燃料細(xì)顆粒的漿液，為氣化反應(yīng)器內(nèi)的氣化反應(yīng)提供反應(yīng)物；

氣化反應(yīng)器與重整反應(yīng)器之間設(shè)置有分離設(shè)備，分離設(shè)備能夠接收氣化反應(yīng)器產(chǎn)生的以一氧化碳和氫氣為主的粗合成氣以及灰分，并將粗合成氣與灰分分離并分別輸出，將分離出來的粗合成氣輸入至重整反應(yīng)器內(nèi)；

收集器與分離設(shè)備的灰分出口端相連，其用于收集分離設(shè)備輸出的灰分；

吸收塔與重整反應(yīng)器的氣體出口端相連，吸收塔用于接收重整反應(yīng)器輸出的包含有氫氣、二氧化碳及水蒸氣的合成氣，并吸收其中的二氧化碳，形成包含有氫氣和水蒸氣的合成氣并輸出；

吸收塔與干燥器相連接，干燥器用于接收吸收塔輸出的包含有氫氣和水蒸氣的合成氣，吸收其中的水蒸氣，形成富氫合成氣并輸出；

儲氫器與干燥器相連接，儲氫器用于接收干燥器輸出的富氫合成氣并存儲；

高爐熔渣粒化器設(shè)置在換熱器與氣化反應(yīng)器之間，高爐熔渣粒化器用于接收氣化反應(yīng)器排出的氣化反應(yīng)后的高爐熔渣形成高溫渣粒并輸出；

換熱器用于接收高爐熔渣粒化器形成的高溫渣粒，通過換熱的方式產(chǎn)生水蒸氣并輸出到氣化反應(yīng)器和重整反應(yīng)器中；

高爐渣粒收集器與換熱器相連接，高爐渣粒收集器用于接收換熱器排出的渣粒。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔渣余熱驅(qū)動的富氫合成氣制備系統(tǒng)，其特征在于：

分離設(shè)備為旋風(fēng)分離器；氣化反應(yīng)器為鼓泡床氣化反應(yīng)器；重整反應(yīng)器為固定床重整反應(yīng)器；換熱器為間接式換熱器。

3.一種熔渣余熱驅(qū)動的富氫合成氣制備方法，其采用如權(quán)利要求1-2任意一項所述的熔渣余熱驅(qū)動的富氫合成氣制備系統(tǒng)進行富氫合成氣的制備，包括如下步驟：

S1：高爐熔渣、水蒸氣與含碳固體燃料細(xì)顆粒的漿液進行氣化反應(yīng)，生成以一氧化碳和氫氣為主的粗合成氣以及灰分；

S2：將粗合成氣與水蒸氣進行重整反應(yīng)，生成的合成氣包括氫氣、二氧化碳和水蒸氣；

S3：將S2中生成的合成氣中的二氧化碳去除，生成了包含氫氣和水蒸氣的合成氣；

S4：將生成的包含氫氣和水蒸氣的合成氣中的水蒸氣去除，形成富氫合成氣；

利用步驟S1中反應(yīng)產(chǎn)生爐渣的熱量制備水蒸氣，并為S1和S2的反應(yīng)過程提供所需的水蒸氣；

步驟S1中的含碳固體燃料細(xì)顆粒的漿液的濃度為50％-60％。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熔渣余熱驅(qū)動的富氫合成氣制備方法，其特征在于：

在步驟S1之后，還包括粗合成氣和灰分進行分離的步驟。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熔渣余熱驅(qū)動的富氫合成氣制備方法，其特征在于：

步驟S1中的氣化反應(yīng)溫度為1250℃-1450℃；

步驟S2中的重整反應(yīng)溫度為350℃-650℃。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熔渣余熱驅(qū)動的富氫合成氣制備方法，其特征在于：

步驟S1中的含碳固體燃料細(xì)顆粒的漿液中的含碳固體燃料細(xì)顆粒直徑為100μm-300μm。