將粉煤製備為氫氣的方法
2023-05-24 16:56:46
專利名稱：將粉煤製備為氫氣的方法
技術領域：
本發明涉及一種將粉煤製備為氫氣的方法，屬於煤化工領域。
背景技術：
目前中國已經成為世界上最重要、而且是最大的煤等燃燒氣化和制氫市場。迄今為止，國外煤氣化產品的湧入，雖然給國內煤化工行業快速發展提供了技術支持，但同時由於我們未能掌握煤氣化爐製造的核心技木，為此付出了許多不必要的代價，也致使中國數十億元的市場被外商賺取，我們又不得不向國外製造企業支付高額的專利實施許可費、專 有設備和現場技術服務費，這對於我國這麼ー個快速發展的發展中國家和企業也難以承受，目前中國引進的煤氣化裝置普遍費用昂貴，我國能源生產和消費的數量都很大，如何高效、合理節約和利用能源已成為ー個重要的社會問題。在燃燒氣化與催化制氫方面，都存在著原料的直接利用率不高和產生二次汙染物的問題。以廉價粉煤為原料來製取氫氣，成本低，具有較好的環境效果和社會和經濟效益。
發明內容
根據現有技術的不足，本發明要解決的技術問題是提供一種將粉煤製備為氫氣的方法，エ藝簡單、成本低，減少煤制氫可能產生的二次汙染物。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是提供一種將粉煤製備為氫氣的方法，其特徵在於包括以下步驟a、粉煤流化床燃燒氣化將煤粉碎為顆粒，加入生石灰，以水蒸氣和空氣組成的混合氣體，使煤粉發生燃燒和氣化，在流化床下段進行燃燒，燃燒溫度控制在900 1100°C，在燃燒區域上部形成氣化區域，在流化床中控制氣化溫度為700 750°C ；b、水蒸氣催化重整制氫步驟a氣化生成的粗煤氣經過催化劑支撐與隔灰網和催化劑床層，進ー步發生水蒸氣催化重整反應，從氣體出口排出富含氫氣的最終氣體產品。所述的煤粉顆粒的直徑為5 10mm。所述的生石灰佔粉煤質量為2 5%。所述的混合氣體以體積分數為80 90%的水蒸氣和體積分數為10 20%的空氣組成的。本發明的有益效果是採用水蒸氣與空氣混合氣體在高溫條件下燃燒氣化粉煤，反應速率快，也有效的防止了結焦；本發明方法添加生石灰，不僅起催化氣化作用，對汙染物排放也具有較好的控制作用；本發明方法在水蒸氣催化重整制氫階段，採用商業水蒸氣重整催化劑，定向轉化來自氣化階段的粗氣體，以獲得較高收率氫氣。本發明方法在ー個反應器中實現了流化床燃燒、氣化、部分氧化和水蒸氣催化重整制氫等反應的耦合。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明做進ー步描述
實施例I將粉煤粉碎至平均顆粒直徑為10mm，然後添加佔粉煤質量分數為5%的生石灰，以體積分數為80%的水蒸氣與20%空氣混合氣體為氣化劑，3小時反應時間內，使煤粉發生燃燒和氣化，流化床下段進行燃燒，燃燒溫度控制在1000 1100°C，在燃燒區域上部形成氣化區域，在流化床中控制氣化溫度為700 750°C，氣化生成的粗煤氣經過裝置上部的催化劑支撐與隔灰網和催化劑床層，進ー步發生水蒸氣催化重整反應，從氣體出口排出富含氫氣的最終氣體產品。採用可攜式GreenLine 9000型氣體分析儀分析氫氣含量，在裝置的出ロ測得氫氣的平均體積分數為43%。實施例2
將粉煤粉碎至平均顆粒直徑為5mm，然後添加佔粉煤質量分數為2%的生石灰，以體積分數為90%的水蒸氣與10%空氣混合氣體為氣化劑，3小時反應時間內，使煤粉發生燃燒和氣化，流化床下段進行燃燒，燃燒溫度控制在900 1000°C，在燃燒區域上部形成氣化區域，在流化床中控制氣化溫度為700 750°C，氣化生成的粗煤氣經過裝置上部的催化劑支撐與隔灰網和催化劑床層，進ー步發生水蒸氣催化重整反應，從氣體出口排出富含氫氣的最終氣體產品。採用可攜式GreenLine 9000型氣體分析儀分析氫氣含量，在裝置的出口測得氫氣的平均體積分數為40%。實施例3將粉煤粉碎至平均顆粒直徑為7_，然後粉煤質量分數為4%的生石灰，以體積分數為85%的水蒸氣與15%空氣混合氣體為氣化劑，3小時反應時間內，使煤粉發生燃燒和氣化，流化床下段進行燃燒，燃燒溫度控制在900 1100°C，在燃燒區域上部形成氣化區域，在流化床中控制氣化溫度為700 750°C，氣化生成的粗煤氣經過裝置上部的催化劑支撐與隔灰網和催化劑床層，進ー步發生水蒸氣催化重整反應，從氣體出口排出富含氫氣的最終氣體產品。採用可攜式GreenLine 9000型氣體分析儀分析氫氣含量，在裝置的出口測得氫氣的平均體積分數為39%。
權利要求
1.一種將粉煤製備為氫氣的方法，其特徵在於包括以下步驟 a、粉煤流化床燃燒氣化將煤粉碎為顆粒，加入生石灰，以水蒸氣和空氣組成的混合氣體，使煤粉發生燃燒和氣化，在流化床下段進行燃燒，燃燒溫度控制在900 1100°C，在燃燒區域上部形成氣化區域，在流化床中控制氣化溫度為700 750°C ； b、水蒸氣催化重整制氫步驟a氣化生成的粗煤氣經過催化劑支撐與隔灰網和催化劑床層，進一步發生水蒸氣催化重整反應，從氣體出口排出富含氫氣的最終氣體產品。
2.根據權利要求I所述的將粉煤製備為氫氣的方法，其特徵在於所述的煤粉顆粒的直徑為5 10mnin
3.根據權利要求I所述的將粉煤製備為氫氣的方法，其特徵在於所述的生石灰佔粉煤質量為2 5%。
4.根據權利要求I所述的將粉煤製備為氫氣的方法，其特徵在於所述的混合氣體以體積分數為80 90%的水蒸氣和體積分數為10 20%的空氣組成的。
全文摘要
本發明涉及一種將粉煤製備為氫氣的方法，屬於煤化工領域，其特徵在於包括以下步驟粉煤流化床燃燒氣化將煤粉碎為顆粒，加入生石灰，以水蒸氣和空氣組成的混合氣體，使煤粉發生燃燒和氣化，在流化床下段進行燃燒，在燃燒區域上部形成氣化區域；水蒸氣催化重整制氫生成的粗煤氣經過催化劑支撐與隔灰網和催化劑床層，進一步發生水蒸氣催化重整反應，從氣體出口排出富含氫氣的最終氣體產品。本發明方法添加生石灰，不僅起催化氣化作用，對汙染物排放也具有較好的控制作用；本發明方法採用商業水蒸氣重整催化劑，以獲得較高收率氫氣。在一個反應器中實現了流化床燃燒、氣化、部分氧化和水蒸氣催化重整制氫等反應的耦合。
文檔編號C10J3/54GK102676232SQ201210154420
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月17日 優先權日2012年5月17日
發明者孫豐收, 張序洪, 王永剛 申請人:山東萬豐煤化工設備製造有限公司