[发明专利]利用粉煤气化催化制取氢气的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用粉煤气化催化制取氢气的装置，属于煤化工设备领域。

背景技术

目前中国已经成为世界上最重要、而且是最大的煤、粉煤等燃烧气化和制氢市场，煤气化装置在中国具有广阔的市场前景。迄今为止，国外煤气化产品的涌入，虽然给国内煤化工行业快速发展提供了技术支持，但同时由于我们未能掌握煤气化炉制造的核心技术，为此付出了许多不必要的代价，也致使中国数十亿元的市场被外商赚取，我们又不得不向国外制造企业支付高额的专利实施许可费、专有设备和现场技术服务费，这对于我国这么一个快速发展的发展中国家和企业也难以承受，目前中国引进的煤气化制氢装置普遍费用昂贵，我国能源生产和消费的数量都很大，如何高效、合理节约和利用能源，这在方便人们生活的同时，不仅每年产生的污染问题日益突出，而且价格也极为昂贵。以廉价粉煤为原料，通过燃烧、气化和催化重整来制取氢气，成本低，具有较好的环境效果和社会和经济效益。

发明内容

根据现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种利用粉煤气化催化制取氢气的装置，在一个反应器中实现流化床粉煤气化、部分氧化和水蒸气催化重整制氢等反应的耦合，并且操作简单，成本低。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种利用粉煤气化催化制取氢气的装置，其特征在于包括下部的流化床气化段和上部的水蒸气催化重整制氢段，流化床气化段包括排渣口、原料进口和床料层，流化床气化段底部设置有排渣口，排渣口顶部设置有原料进口，在排渣口和原料进口之间设置有床料层，水蒸气催化重整制氢段包括催化剂床层、气体出口、喷吹管进口、喷吹管和催化剂支撑与隔灰网，水蒸气催化重整制氢段顶部设置有喷吹管进口，喷吹管进口连接设置在水蒸气催化重整制氢段内部的喷吹管，水蒸气催化重整制氢段上部设置有气体出口，气体出口下端设置有催化剂支撑与隔灰网，催化剂支撑与隔灰网上设置有催化剂床层。

所述的下部的流化床气化段为锥形设置。

所述的床料层上缘低于原料进口下缘。

所述的催化剂支撑与隔灰网深入到水蒸气催化重整制氢段底部。

本发明以粉煤为原料催化制氢所涉及的化学反应极为复杂，主要的反应示意包括下列反应式：

粉煤+H₂O+O₂→CO+CO₂+C_nH_mO_k

C_nH_mO_k+H₂O+O₂→CO+CO₂+H₂。

本发明的有益效果是：内部结构简单，具有充足的有效空间，有利于多相流动混合与反应。本发明装置设置催化剂支撑与隔灰网，不仅支撑催化剂、阻挡飞灰，同时也兼具气体分配器的作用。本发明在一个反应器中实现了流化床粉煤气化、部分氧化和水蒸气催化重整制氢等反应的耦合，并且操作简单，成本低。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图中1为排渣口；2为原料进口；3为床料层；4为催化剂床层；5为气体出口；6为喷吹管进口；7为喷吹管；8为催化剂支撑与隔灰网；9为流化床气化段；10为水蒸气催化重整制氢段。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述：

如图1所示，本发明包括：下部的流化床气化段9和上部的水蒸气催化重整制氢段10，流化床气化段9包括排渣口1、原料进口2和床料层3，流化床气化段9底部设置有排渣口1，排渣口1顶部设置有原料进口2，在排渣口1和原料进口2之间设置有床料层3，水蒸气催化重整制氢段10包括催化剂床层4、气体出口5、喷吹管进口6、喷吹管7和催化剂支撑与隔灰网8，水蒸气催化重整制氢段10顶部设置有喷吹管进口6，喷吹管进口6连接设置在水蒸气催化重整制氢段10内部的喷吹管7，水蒸气催化重整制氢段10上部设置有气体出口5，气体出口5下端设置有催化剂支撑与隔灰网8，催化剂支撑与隔灰网8上设置有催化剂床层4。

下部的流化床气化段9为锥形设置。

床料层3上缘低于原料进口2下缘。

催化剂支撑与隔灰网8深入到水蒸气催化重整制氢段底部。

设置自上而下的喷吹管7，不仅作为装置中固定支撑部件，而且提供了进气通道，对气化剂也起到预热作用，不仅提高了气化强度，也节约了能源。