[发明专利]一种直接利用高温焦炉荒煤气制取高纯氢的装置及方法

摘要

本发明公开了一种直接利用高温焦炉荒煤气制取高纯氢的装置及方法，该装置包括焦油转换器、余热锅炉、喷淋塔、阵列式自热重整膜反应器、水汽转化器和变压吸附塔，焦油转换器包括一级空气喷嘴组、二级空气喷嘴组、反应腔和保温层，阵列式自热重整膜反应器包括燃烧加热室、烟气加热室、固定重整床、钯合金膜管、烟气导流管、连接盘管和集气联箱；本发明的装置能充分利用高温焦炉煤气携带的显热和富含的焦油，以较低的能耗高效制备高纯度H2，能耗低、效率高，在实现高纯氢的制取的同时又有利于CO2纯态分离，为焦炉煤气的零排放提供了一种解决有效途径。

主权项

1.一种直接利用高温焦炉荒煤气制取高纯氢的装置，其特征在于，包括焦油转换器(1)、余热锅炉(2)、喷淋塔(5)、阵列式自热重整膜反应器(6)、水汽转化器(7)和变压吸附塔(11)；所述的焦油转换器(1)包括一级空气喷嘴组(101)、二级空气喷嘴组(102)、反应腔(103)和保温层(104)；所述一级空气喷嘴组(101)、二级空气喷嘴组(102)均有至少三个周向等角度安装在所述反应腔(103)壁上的空气喷嘴，空气喷嘴一端置于反应腔(103)内部、其上设置有多孔陶瓷曝气口(105)，另一端与喷射空气管路连通，一级空气喷嘴组(101)和二级空气喷嘴组(102)轴向间隔距离为反应腔(103)长度的1/10～1/5，所述保温层(104)包裹在反应腔(103)的外表面上；所述的阵列式自热重整膜反应器(6)包括固定重整床(603)和钯合金膜管(604)，所述的固定重整床(603)为圆环柱形结构、与反应器壁同轴设置，固定重整床(603)内圆面形成的圆柱腔为燃烧加热室(601)，固定重整床(603)外圆面与反应器壁之间形成的环形腔为烟气加热室(602)，燃烧加热室(601)的入口端设有连接法兰、尾端封闭，燃烧加热室(601)靠近尾端处通过若干烟气导流管(605)与所述烟气加热室(602)连通；固定重整床(603)内加载有催化剂床层，固定重整床(603)的尾端通过法兰与尾气通道(608)连通，若干个所述钯合金膜管(604)以固定重整床(603)轴线为中心阵列式浸埋在催化剂床层内、其尾端通过连接盘管(606)与集气联箱(609)连通；烟气加热室(602)径向布置有若干连通大气的排烟通道(6011)，固定重整床(603)的进气端盖设置有若干进气通道(6012)，进气通道(6012)上设有连接法兰，所述的集气联箱(609)设置有连通氢气收集装置的联箱出口(607)；所述焦油转换器(1)的进气端与焦炉提升管连接，焦油转换器(1)的出气端与所述余热锅炉(2)的顶部入口连接，余热锅炉(2)的下侧出口与所述喷淋塔(5)的下侧入口连接，余热锅炉(2)的中侧出口一路与余热锅炉(2)的上侧出口分别连接气体混合器(14)后与所述阵列式自热重整膜反应器(6)的进气通道(6012)连接，阵列式自热重整膜反应器(6)的尾气通道(608)与所述水汽转换器(7)的顶部入口连接，水汽转换器(7)的底部出口与所述变压吸附塔(11)的入口连接，变压吸附塔(11)的顶部出口与余热锅炉(2)的中侧出口的另一路分别连接比例阀(15)后与燃烧加热室(601)的入口连接，所述余热锅炉(2)与喷淋塔(5)之间的连接管道中设有依次连接的压缩机Ⅰ(3)、水汽分离器Ⅰ(4)，所述水汽转化器(7)和变压吸附塔(11)之间的连接管道中设有依次连接的混合式冷凝器(8)、压缩机Ⅱ(9)和水汽分离器Ⅱ(10)。