[实用新型]一种煤气化制氢的装置

说明书

技术领域

本实用新型为一种基于钙基吸附剂循环的煤气化制氢的装置，尤其是通过煤气化制氢装置实现煤气化、钙基吸附剂捕捉二氧化碳和碳酸钙煅烧三个过程分离的装置及方法。

背景技术

煤炭利用技术产生大量的有害物质，对生态环境造成极大危害，其中排放的二氧化碳直接导致温室效应，而二氧化碳的分离与处理需要消耗大量能量，如何合理利用煤炭、减少二氧化碳排放是煤炭利用技术的关键问题，煤炭利用技术主要分为直接燃烧与间接利用，间接利用主要通过化学链燃烧技术或煤气化等技术实现。

传统的煤气化制氢技术，以石英砂作为床料，空气（氧气）、水蒸汽或氧气和水蒸汽的混合气体为流化气体，在气化反应器内煤颗粒进行部分燃烧和气化，分别生成燃烧产物与气化产物，收集后得到一定纯度的燃料气体，气化所需热量由煤的燃烧过程提供；缺点是煤燃烧产生的烟气掺混到煤气化产生的气化产物中，燃料气体品质低下。

现阶段，基于双流化床反应器的煤气化制氢技术被采用，以钙基吸附剂颗粒作为床料，煤气化反应与碳酸钙的煅烧反应分离；在气化反应器内，水蒸汽作为流化气体，煤颗粒与水蒸汽进行气化反应，生成气化产物，同时，钙基吸附剂颗粒捕捉气化产物中的二氧化碳，生成碳酸钙颗粒，通过料腿返回到煅烧反应器，收集反应后的气体产物，得到一定纯度的燃料气体；在煅烧反应器内，碳酸钙颗粒煅烧生成钙基吸附剂颗粒，再生的吸附剂颗粒通过旋风分离器返回到气化反应器，从而实现钙基吸附剂的循环利用以及两个反应器间的热量传递。但在常压下，煤颗粒的最佳气化温度在900℃以上，而钙基吸附剂捕集二氧化碳的最佳温度在600-650℃；在气化反应器中，煤颗粒气化与钙基吸附剂颗粒捕集二氧化碳这两个过程同时进行，二者最佳反应温度的不匹配性限制了该技术的应用，气化反应器中煤颗粒气化与钙基吸附剂颗粒捕集二氧化碳的效果都不理想，产生的燃料气中氢含量偏低，二氧化碳含量偏高，导致品质下降。

发明内容

技术问题：本实用新型的目的是提供一种能将煤气化、钙基吸附剂捕捉二氧化碳和碳酸钙煅烧三个过程分离的煤气化制氢的装置及方法，用该方法气化煤颗粒能得到更高品质的富氢燃料气，并有效地捕集二氧化碳。 

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种煤气化制氢装置，包括气化反应器、与气化反应器相对设置的吸附反应器、设置在气化反应器与吸附反应器之间的煅烧反应器、气化旋风分离器、吸附旋风分离器、外置热交换器、气化隔离器和吸附隔离器，

气化反应器下部设有煤颗粒的进口和水蒸汽的第一进汽口，气化隔离器下部设有水蒸汽的第二进汽口，气化反应器的上部设有高温合成气的排气口，吸附反应器下部设有低温合成气的进气口和水蒸汽的第三进汽口，吸附反应器上部为富氢燃料气排气口，煅烧反应器的下部设有空气的进气口，气化旋风分离器的上部设有第一烟气排气口，吸附旋风分离器 的上部设有第二烟气排气口；

外置热交换器的高温合成气的进气口连接气化反应器的高温合成气的排气口，外置热交换器的低温合成气的出气口接吸附反应器的低温合成气的进气口，煅烧反应器上部分别与气化旋风分离器的上部、吸附旋风分离器的上部相连通，气化反应器通过气化隔离器与煅烧反应器相连通，吸附反应器通过吸附隔离器与煅烧反应器相连通，气化旋风分离器下部的气化旋风分离器料腿插入气化反应器，吸附旋风分离器下部的吸附旋风分离器料腿插入吸附反应器中。

优选的，所述煤气化制氢装置中的床料为钙基吸附剂颗粒。

本实用新型还提供了一种煤气化制氢装置的气化方法煤气化制氢的方法包括煤颗粒的热解气化反应、钙基吸附剂颗粒的碳酸化反应和碳酸钙颗粒的煅烧反应；其中，

煤颗粒的热解气化反应：气化反应器采用水蒸汽流化，将煤颗粒和水蒸汽分别从气化反应器下部的煤颗粒的进口与水蒸汽的第一进汽口输送进入气化反应器，煅烧反应器的高温钙基吸附剂颗粒通过气化旋风分离器料腿进入气化反应器，对煤颗粒和水蒸汽加热，煤颗粒发生热解气化反应，分解产生挥发性物质以及焦炭颗粒，焦炭颗粒进一步与水蒸汽发生水煤气反应产生高温合成气，同时，气化反应器中的钙基吸附剂颗粒进行脱硫反应吸收合成气中的硫氧化物，剩余的焦炭颗粒和钙基吸附剂颗粒经气化隔离器进入煅烧反应器，高温合成气从气化反应器上部高温合成气的排气口排出，气化反应器温度维持在900℃-950℃；