[發明專利]耦合化學鏈反應及CO2

在審

• 申請號: 202011260374.9
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112408324A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 韓龍;巫平江;徐國強;烏悅倫;馬凱莉;張誠琨;夏佳;信長健;趙江林;郭會
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C01B3/48
• 分類號: C01B3/48;C01B3/50;C01B3/06;C01B32/50;C10J3/72;C10J3/86;C10J1/20;F28D21/00;H01M8/0612;F01D15/10;F01K17/02;F01K17/04;F02C6/18
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

1.一種耦合化學鏈反應及CO₂分離捕集的高效低能耗氫電熱冷多聯產系統，其特征在于，該系統包括化學鏈氣化重整單元、氣體處理凈化單元、化學鏈制氫單元以及聯合循環發電和多聯產單元，其中，

化學鏈氣化重整單元，用于將含碳燃料在氣化劑或重整劑的作用下與固體載氧體發生氧化還原反應轉化為高品質燃料氣；

氣體處理凈化單元，用于將氣化重整所得的燃料氣、以及載氧體再生裝置的貧氧空氣進行熱量回收利用、除塵、凈化，獲得清潔燃料氣和清潔貧氧空氣；

化學鏈制氫單元，基于金屬載氧體的循環“氧化-還原”反應，將水蒸氣中的氫元素轉化為高純H₂，清潔燃料氣被氧化后生成高純度CO₂，同時實現制備高純氫氣和CO₂捕集，所制備的純氫用于化工合成、交通運輸或發電、供熱、供冷，所捕集的純CO₂用于燃料氣化重整或進行儲運、利用、封存；

聯合循環發電和多聯產單元，用于利用燃料電池、燃氣-蒸汽輪機聯合循環、低壓蒸汽換熱器、吸收式制冷裝置將氫氣或清潔燃料氣的化學能高效轉化為電力、熱能、冷能；

所述化學鏈氣化重整單元與氣體處理凈化單元連接，所述氣體處理凈化單元與化學鏈制氫單元、聯合循環發電和多聯產單元連接，所述化學鏈制氫單元與聯合循環發電和多聯產單元連接。

2.如權利要求1所述的耦合化學鏈反應及CO₂分離捕集的高效低能耗氫電熱冷多聯產系統，其特征在于，所述的化學鏈氣化重整單元包括依次連接的氣化重整反應器和空氣反應器，其中，在氣化重整反應器中，含碳燃料在金屬載氧體化合物作用下轉化為含有H₂、CO、CH₄、CO₂的高品質燃料氣，金屬載氧體化合物被還原，元素的化學價態變低；在空氣反應器中，被還原的金屬載氧體被空氣中的氧氣氧化，元素的化學價態變高并實現循環利用，向外排出以N₂為主的貧氧空氣。

3.如權利要求1或2所述的耦合化學鏈反應實現制氫和CO₂捕集的高效低能耗氫電熱冷多聯產系統，其特征在于，所述的氣體處理凈化單元包括燃料氣熱量回收利用裝置、除塵裝置、凈化裝置以及貧氧空氣的熱量回收利用裝置、凈化裝置和除塵裝置，其中，兩套熱量回收利用裝置分別利用燃料氣、貧氧空氣的高溫顯熱產生高溫水蒸氣；兩套除塵裝置分別用于脫除燃料氣、貧氧空氣的固體顆粒物；兩套凈化裝置分別將燃料氣、貧氧空氣的S、N污染物進行脫除。

4.如權利要求1所述的耦合化學鏈反應實現制氫和CO₂捕集的高效低能耗氫電熱冷多聯產系統統，其特征在于，所述的化學鏈制氫單元包括燃料反應器、CO₂氣體熱量回收利用裝置、冷凝器；水蒸氣反應器和H₂顯熱回收裝置，其中，在燃料反應器中，清潔合成氣被載氧體氧化生成含CO₂和H₂O的高溫氣體，載氧體被還原生成低價態化合物；在水蒸氣反應器中，載氧體被水蒸氣氧化，重新生成高價態的化合物并實現循環利用，被還原的水蒸氣生成高純H₂，兩套熱量回收裝置分別利用高溫CO₂和H₂O混合氣、高溫H₂的熱量，生成高溫水蒸氣；在冷凝器中，CO₂和H₂O的熱量進一步被回收，H₂O冷凝為液態水，從而獲得高純、便于輸運、利用和封存的CO₂氣體。