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专利号: 2015105838541
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种焦炉煤气协同制氢固碳的蒸汽重整装置,其特征在于:它包括顺序固定连接在一起的预脱氢单元(3)、混气室(5)和重整反应器(6),其中预脱氢单元(3)为独立腔体,混气室(5)和重整反应器(6)内部连通,混气室(5)和重整反应器(6)之间通过法兰固定有窄檐帽形布风板(15);

所述预脱氢单元(3)包括柱状氢气分离腔(7)和设在氢气分离腔(7)内的扫气渗透装置,氢气分离腔(7)圆柱体侧壁上分别设有与内部导通的焦炉煤气进气口(2)和焦炉煤气出气口(9),所述扫气渗透装置包括与氢气分离腔(7)外相连通的扫气进气管(1)和扫气出气管(4),扫气进气管(1)通过歧管Ⅰ分别连接有多支渗透膜管束(8),所有渗透膜管束(8)的尾端通过歧管Ⅱ连接扫气出气管(4);

所述窄檐帽形布风板(15)下凹嵌套在混气室(5)内,布风板(15)与混气室(5)侧壁之间留有容纳由水蒸气和焦炉煤气混合成的反应气空间,窄檐帽形布风板(15)的帽体侧壁上设有多个布风孔(14);混气室(5)的侧壁上开有水蒸汽进气口(10),所述焦炉煤气出气口(9)与水蒸汽进气口(10)之间通过三通连接;

所述重整反应器(6)包括圆柱状的重整反应器腔(11),重整反应器腔(11)上下端侧壁上分别设有固体循环入口III和固体循环出口V,重整反应器腔(11)内充填有细颗粒状的重整催化剂和CO2吸收剂,重整反应器腔(11)内通过法兰固定有6片渗透分离膜片(12),6片渗透分离膜片(12)由下至上等间距分别三排错列设置,重整反应器(6)尾端设有反应器出气口(13)。

2.根据权利要求1所述的焦炉煤气协同制氢固碳的蒸汽重整装置,其特征在于:所述的预脱氢单元(3)、混气室(5)和重整反应器(6)之间通过法兰固定。

3. 根据权利要求1所述的焦炉煤气协同制氢固碳的蒸汽重整装置,其特征在于:窄檐帽形布风板(15)帽体侧壁的多个布风孔(14)直径为0.6 mm,所有布风孔(14)等距离以圆圈形式排列。

4.根据权利要求1或3所述的焦炉煤气协同制氢固碳的蒸汽重整装置,其特征在于:

布风孔(14)由外向内与径向成60度角,防止颗粒的返涌。

5.根据权利要求1所述的焦炉煤气协同制氢固碳的蒸汽重整装置,其特征在于:所述渗透膜管束(8)的渗透膜管主体为致密不锈钢烧结管,不锈钢烧结管外表面镀有Pd-Ag合金薄膜。

6.根据权利要求1所述的焦炉煤气协同制氢固碳的蒸汽重整装置,其特征在于:所述渗透分离膜片(12)包括框架载体(16)和固定在框架载体上的膜体(17),所述膜体(17)为空腔结构,空腔上设有两根与空腔内部连通的扫气进入管路和产物排出管路,扫气进入管路和产物排出管路分别通过法兰上的孔洞与重整反应器(6)外部连通;所述分离膜层为掺杂了Ag,Cu或者Ni的Pd基合金。

7.根据权利要求1所述的焦炉煤气协同制氢固碳的蒸汽重整装置,其特征在于:重整催化剂可以为商业催化剂NiO/Al2O3,CO2吸收剂为Li4SiO4 与CaO的固融体。

8.一种使用权利要求1所述装置的焦炉煤气协同制氢固碳的蒸汽重整方法:其特征在于运行步骤如下:

a. 焦炉煤气净化转置排出的焦炉煤气通过管路从预脱氢单元(3)的焦炉煤气进口(2)进入预脱氢单元(3)的氢气分离腔(7)内,同时通过扫气进气管(1)向歧管Ⅰ内吹入氮气,氮气吹扫带走进入渗透膜管束(8)内部的氢气,氢气与氮气混合后通过歧管II从扫气出气管(4)排出,此时渗透膜管内氢气与氮气不发生化学反应,完成初步氢气脱除;

b. 氢气分离腔(7)内经过初步脱除氢气后的焦炉煤气和加压水蒸气通过水蒸汽进气口(10)进入混气室(5),在压力的作用下焦炉煤气和加压水蒸气充分混合,混合后的气体透过窄檐帽形布风板(15)上侧壁的布风孔(14)进入重整反应器(6);

o

c. 利用加热装置将重整反应器(6)加热到550-600 C,从混气室(5)进入重整反应器(6)的混合气体流化重整反应器(6)内的细颗粒状重整催化剂和CO2吸收剂,混合气体中焦炉煤气部分的可燃组份与水蒸气在重整催化剂的催化作用下发生重整反应并产生H2与CO2,重整反应产生的氢气通过安装在重整反应器(6)内的渗透分离膜片(12)被分离出来,通过活性CO2吸收剂固化重整反应产生的CO2,最终产生的重整尾气即CH4、H2O、H2以及少量的CO2、CO通过重整反应器(6)尾端的金属粉末烧结管道(13)排出,重整反应器(6)内的混 o

合细颗粒状CO2吸收剂饱和后通过固体循环出口V排出并进入吸收剂重生器进行850 C的煅烧,煅烧后的CO2吸收剂完成重生后与未使用过的新鲜CO2吸收剂混合,再通过固体循环入口III补充到重整反应器腔(11)继续捕获CO2。