[发明专利]生物质循环流化床气化联合H2

摘要

本发明提供了一种生物质炉内喷钙循环流化床燃烧气化H2原位吸附强化水汽变换制氢的工艺，通过发明逐渐扩大炉膛的圆锥形循环流化床，使生物质在循环流化床低部进行部分空气燃烧，放出热量供大部分生物质原料进行水蒸气气化，在炉内同时喷入生石灰催化增效，循环流化床产生的合成气，进入移动床反应器，进行H2原位吸附强化水汽变换反应制氢，在250～350℃制氢，并同时将制取的氢气吸附储存在吸氢材料，分离吸氢材料进行再生释放出纯氢气，H2吸附强化水汽变换设置水汽变换移动床反应器、固体分离器、再生器和固体混合器，使水汽变换催化剂和吸附H2的吸氢材料连续同时移动、反应和再生，获得100％纯氢。

主权项

一种生物质循环流化床燃烧气化H2原位吸附强化水汽变换制氢的工艺方法，其特征在于，所述工艺方法的装置由循环流化床、H2原位吸附强化水汽变换移动床反应器、固体分离器、固体混合器吸氢材料再生器以及催化剂再生器组成；所述循环流化床设置有空气进口、生物质一次进料口、生石灰进料口、水蒸气进口、生物质二次进料口、合成气出口、排空口以及排渣口，所述循环流化床还包括旋风分离器、细颗粒下料管以及控制阀、循环进料管；所述H2原位吸附强化水汽变换移动床反应器设置有合成气进口、氮气进口、水蒸气进口、水汽变换气体出口、催化剂和吸氢材料循环进口、催化剂和吸氢材料循环出口、催化剂和吸氢材料补给口以及排渣口；所述吸氢材料再生器设置有加热进口和H2气体出口、与来自所述固体分离器的吸氢材料出口相连的吸氢材料进口、吸氢材料出口，吸氢材料再生器通过提升管与所述固体分离器以及所述固体混合器接通，通过压力使吸氢材料提升到所述固体混合器中；所述催化剂再生器设置有氢气、水蒸汽和氮气进口、气体出口、催化剂进口、催化剂循环出口以及排渣口，催化剂再生器与固体分离器以及固体混合器通过提升管连接；所述循环流化床中进行生物质燃烧、气化与炉内喷钙增效，所述循环流化床的炉膛采用自下而上逐渐扩大圆锥形设置，所述循环流化床的底部进行部分生物质燃烧，燃烧产生热量供大部分生物质水蒸气气化制取合成气，生成的合成气在所述H2原位吸附强化水汽变换移动床反应器中进行快速移动的H2原位吸附强化水汽变换制氢，吸氢材料在所述吸氢材料再生器中通过加热进行再生释放出纯氢，催化剂通过水蒸汽和氢气在所述催化剂再生器中实现再生和还原，催化剂、吸氢材料在水汽变换反应器与吸氢材料再生器以及催化剂再生器之间连续移动、反应和再生，具体步骤包括：a，所述循环流化床燃烧气化：在循环流化床中进行生物质部分燃烧、气化和炉内喷钙增效，最终将生物质转化为合成气，生物质一次进料和二次进料质量比保持在1:3～1:8范围，所用空气的量按照空气中氧摩尔数与生物质一次进料中的碳摩尔数之比为1:1～1:1.1范围确定，所述循环流化床气化所用水蒸气的用量按照水蒸气摩尔数与生物质二次进料中的碳摩尔数之比为2:1～4:1范围确定，石灰石脱硫剂的用量按照其Ca含量与生物质二次进料的质量比为3～5％范围确定，从进口喷入炉内，喷口温度控制在850～900℃，水蒸气进入炉内的喷口角度向下倾斜20～30度喷入炉内进行气化；b，由步骤a生成的所述合成气通过所述合成气进口进入所述H2原位吸附强化水汽变换移动床反应器中进行H2原位吸附强化水汽变换制氢，变换制氢用水蒸汽的用量比例按照水蒸汽、生物质二次进料中含碳的摩尔比值S：C为2:1～4:1范围确定，变换制氢用载气氮气的用量比例按照氮气、生物质二次进料中含碳的摩尔比为5：1～15：1确定，合成气和水蒸汽在所述H2原位吸附强化水汽变换移动穿反应器中自下而上流动，均匀混合后的催化剂和吸氢材料颗粒在所述H2原位吸附强化水汽变换移动床反应器中连续不断的自上而下移动，与混合气体逆流接触反应，所述催化剂和所述吸氢材料的混合物在所述H2原位吸附强化水汽变换移动床反应器的停留时间保持在30～45分钟，所述催化剂和所述吸氢材料经过所述H2原位吸附强化水汽变换移动床反应器的出口进入所述固体分离器分离，分别在所述吸氢材料再生器中进行再生，水汽变换温度保持在250～350℃，所述催化剂的成分为10～18wt％的NiO和82～90wt％的Al2O3组成，所述吸氢材料为镍镁合金Ni2Mg，其中镍含量为50～70wt％，Mg含量为30～50wt％；所述催化剂和所述吸氢材料颗粒的粒径均为0.10～0.50mm，所述吸氢材料质量与所述催化剂质量使用比例保持在1:1～1:1.2范围；c，吸氢材料的再生：步骤b中所述吸氢材料经过所述吸氢材料再生器的进口进所述吸氢材料入再生器加热再生，再生温度维持在500～600℃进行再生吸氢材料释放氢气；d，催化剂的再生与还原：步骤b的所述催化剂经过所述催化剂再生器的进口进入所述催化剂再生器中，以体积分数为10％的水蒸汽、5％的氢气和体积分数为85％的氮气的混合再生气体经过进口进入所述催化剂再生器与所述催化剂和所述吸氢材料接触，所述催化剂再生器的温度维持为500～600℃，所述催化剂再生器中的再生气体经过出口排出，再生后的所述催化剂经过所述催化剂再生器的出口到提升管中被氮气提升进入所述固体混合器中与再生后的所述吸氢材料混合进行循环使用。在所述水汽变换反应器的气体出口和所述吸氢材料再生器氢气出口采用分析仪器分析氢气、甲烷、CO和CO2的含量。