[发明专利]一种煤气化制氢的装置及方法

权利要求书

1. 一种煤气化制氢装置，包括气化反应器（1）、与气化反应器（1）相对设置的吸附反应器（2）、设置在气化反应器（1）与吸附反应器（2）之间的煅烧反应器（3）、气化旋风分离器（4）、吸附旋风分离器（5）、外置热交换器（6）、气化隔离器（7）和吸附隔离器（8），

气化反应器（1）下部设有煤颗粒的进口（A）和水蒸汽的第一进汽口（B），气化隔离器（7）下部设有水蒸汽的第二进汽口（C），气化反应器（1）的上部设有高温合成气的排气口（D），吸附反应器(2)下部设有低温合成气的进气口(F)和水蒸汽的第三进汽口（G），吸附反应器（2）上部为富氢燃料气排气口(H)，煅烧反应器（3）的下部设有空气的进气口（E），气化旋风分离器(4) 的上部设有第一烟气排气口(J)，吸附旋风分离器(5) 的上部设有第二烟气排气口(I)；

其特征在于：外置热交换器（6）的高温合成气的进气口连接气化反应器（1）的高温合成气的排气口（D），外置热交换器（6）的低温合成气的出气口接吸附反应器（2）的低温合成气的进气口(F)，煅烧反应器(3)上部分别与气化旋风分离器(4)的上部、吸附旋风分离器(5)的上部相连通，气化反应器（1）通过气化隔离器（7）与煅烧反应器（3）相连通，吸附反应器（2）通过吸附隔离器(8) 与煅烧反应器（3）相连通，气化旋风分离器（4）下部的气化旋风分离器料腿（41）插入气化反应器（1），吸附旋风分离器（5）下部的吸附旋风分离器料腿（51）插入吸附反应器（2）中。

2. 根据权利要求1所述煤气化制氢装置，其特征在于：所述煤气化制氢装置中的床料为钙基吸附剂颗粒。

3. 一种煤气化制氢方法，其特征在于：煤气化制氢的方法包括煤颗粒的热解气化反应、钙基吸附剂颗粒的碳酸化反应和碳酸钙颗粒的煅烧反应；其中，

煤颗粒的热解气化反应：气化反应器（1）采用水蒸汽流化，将煤颗粒和水蒸汽分别从气化反应器（1）下部的煤颗粒的进口（A）与水蒸汽的第一进汽口（B）输送进入气化反应器（1），煅烧反应器（3）的高温钙基吸附剂颗粒通过气化旋风分离器料腿（41）进入气化反应器（1），对煤颗粒和水蒸汽加热，煤颗粒发生热解气化反应，分解产生挥发性物质以及焦炭颗粒，焦炭颗粒进一步与水蒸汽发生水煤气反应产生高温合成气，同时，气化反应器（1）中的钙基吸附剂颗粒进行脱硫反应吸收合成气中的硫氧化物，剩余的焦炭颗粒和钙基吸附剂颗粒经气化隔离器（7）进入煅烧反应器（3），高温合成气从气化反应器（1）上部高温合成气的排气口（D）排出，气化反应器（1）温度维持在900℃-950℃；

钙基吸附剂颗粒的碳酸化反应：气化反应器（1）排出的高温合成气经外置热交换器（6）降温后，从吸附反应器（2）下部低温合成气的进气口(F)进入吸附反应器（2），煅烧反应器（3）的高温钙基吸附剂颗粒经吸附旋风分离器（5）分离后，通过吸附旋风分离器料腿（51）进入吸附反应器（2），吸附反应器（2）中的钙基吸附剂颗粒与合成气中的二氧化碳进行碳酸化反应，生成碳酸钙颗粒，反应后的碳酸钙颗粒与剩余钙基吸附剂颗粒经吸附隔离器（8）进入煅烧反应器（3），反应后的富氢燃料气通过吸附反应器（2）上部富氢燃料气排气口(H)排出，吸附反应器（2）的温度维持在600℃-650℃；

碳酸钙颗粒的煅烧反应：煅烧反应器（3）采用空气流化，从气化反应器（1）进入煅烧反应器（3）的焦炭颗粒与空气进行燃烧反应，产生的热量对碳酸钙颗粒与钙基吸附剂颗粒进行加热，碳酸钙颗粒进行煅烧分解反应，生成再生钙基吸附剂与二氧化碳，高温钙基吸附剂颗粒分成两股，一股由气化旋风分离器（4）分离后经气化旋风分离器料腿（41）返回到气化反应器（1），为煤颗粒热解气化提供热源，另一股由吸附旋风分离器（5）分离后经吸附旋风分离器料腿(51)返回到吸附反应器（2）内，烟气分别通过气化旋风分离器（4）上部第一烟气排气口（J）与吸附旋风分离器（5）上部第二烟气排气口（I）排出，煅烧反应器（3）的温度维持在950℃-1000℃。