[发明专利]一种基于化学链制氢技术提高煤合成气中氢碳比的方法

说明书

本发明提供了一种基于化学链制氢技术提高煤合成气中氢碳比的方法。本方法以Fe₂O₃作为反应物，分别与甲烷、水蒸汽、氧气反应的化学链循环技术制取氢气，根据煤化工产品生产的不同需求，提高水煤浆反应生成的煤制合成气中的氢碳比。与传统水煤气变换方法相比，该方法制得的氢气纯度高，合成气产品的氢碳比易于控制，避免了水煤气变换的污染和大量的水消耗，同时固体反应物Fe₂O₃可循环利用，保证系统的连续运行。

【技术领域】

本发明属于煤气化制合成气领域，具体涉及一种基于化学链制氢技术提高煤合成气中氢碳比的方法。

【背景技术】

煤制合成气是指以煤为原料，以氧气、水蒸汽为气化剂，在高温条件下通过化学反应把煤中的可燃部分转化为气体的过程。煤合成气以氢气、一氧化碳为主要组分，可用作甲醇、乙二醇等多种工业产品的原料，根据不同产品的不同需求，对煤合成气中的氢碳比进行调整，是实现目标产品高效生产的必要环节，对我国煤化工行业的发展具有重要意义。

化学链重整制氢技术是使用固态金属氧化物作为反应物代替传统过程中的氧气，将燃料直接转化为二氧化碳和水，通过被还原的金属氧化物与水蒸汽再生产生氢气，是有一种新兴的制取氢气的方法。目前化学链重整制氢技术已经实现了工业化生产，正在不断选取合适的金属氧化物提高制氢效率。目前，调整煤合成气中氢碳比例主要采用水煤气变换的方法，该方法的耗水量大，对环境污染严重。化学链重整制氢技术能够根据不同的产品需求对煤合成气中的氢碳比进行调整，同时减少对环境的污染，实现煤化工行业的节能减排。

专利(CN201810621022.8)涉及一种化学链制氢脱碳一体化的方法，通过建立一套热平衡的制氢装置，同时实现产生H₂产品和吸附CO₂的双重目标，能够高效利用燃料，减少能量损失。但是该方法的设备规模小，不适用于工业化大批量生产，同时CO₂吸附剂难回收。

专利(CN201410332169.7)涉及一种利用生物质热解气化的化学链制备氢气的方法，采用有尖晶石结构的NiFe₂O₄氧载体，利用生物质热解气和水蒸汽的交替反应制取氢气，具有易于控制、能耗低、处理后焦油含量低的优点。但是该方法的能源转化率低，制取氢气的效率低。

【发明内容】

[要解决的技术问题]

本发明的目的是提供一种基于化学链制氢技术提高煤合成气中氢碳比的方法。

[技术方案]

本发明针对目前煤制合成气过程中使用水煤气变换技术调整合成气中氢碳比方法存在的问题，即耗水量大，对环境污染严重等，提出了一种基于化学链制氢技术提高煤合成气中氢碳比的方法，采用新型的化学链重整制氢方法，能够减少生产过程中的水耗，降低对环境的污染。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种基于化学链制氢技术提高煤合成气中氢碳比的方法，实现该方法的装置包括：燃料反应器R1、分离器FS1、蒸汽反应器R2、分离器FS2、气体反应器R3、冷凝器C1、水煤混合器M1、磨煤机CRU、筛筒SCR、裂解室R4、燃烧室R5、气体混合器M2；燃料反应器R1出口与分离器FS1进口相连接，分离器FS1固体出口与蒸汽反应器R2进口相连接，蒸汽反应器R2固体出口经分离器FS2与气体反应器R3进口相连接，蒸汽反应器R2气体出口与气体混合器M2进口相连接，气体反应器R3经冷凝器C1与燃料反应器R1入口相连接，水煤混合器M1出口与磨煤机CRU入口相连接，磨煤机CRU出口与筛筒SCR入口相连接，筛筒SCR出口与裂解室R4入口相连接，筛筒SCR循环出口与水煤混合器M1入口相连接，裂解室R4出口与燃烧室R5入口相连接，燃烧室R5出口与气体混合器M2进口相连接；

一种基于化学链制氢技术提高煤合成气中氢碳比的方法，包括以下步骤：