[发明专利]一种用于超临界水流化床制氢放大研究的装置及方法

权利要求书

1.一种用于超临界水流化床制氢放大研究的实验装置，包括水箱(1)、储料箱(2)、高压柱塞泵(3)、原料处理器(4)、第一流化床反应器(5)、第二流化床反应器(6)、第三流化床反应器(7)、第四流化床反应器(8)、管式换热器(9)、预热器(10)、第二高压柱塞泵(11)、冷却器(12)、背压阀(13)、高压分离器(14)、高压背压阀(15)、低压背压阀(16)、低压分离器(17)、气相色谱仪(18)、TOC分析仪(19)、多个阀门、多个流量计、温度测控系统、压力测控系统以及连接的管道；上料系统包括水箱(1)、储料箱(2)、高压柱塞泵(3)和原料处理器(4)；放大系统包括第一流化床反应器(5)、第二流化床反应器(6)、第三流化床反应器(7)和第四流化床反应器(8)；加热系统包括管式换热器(9)和预热器(10)；分析系统包括第二高压柱塞泵(11)、冷却器(12)、背压阀(13)、高压分离器(14)、高压背压阀(15)、低压背压阀(16)、低压分离器(17)、气相色谱仪(18)和TOC分析仪(19)；在上料系统中，水箱(1)中的水由高压柱塞泵(3)加压后与氮气从储料箱(2)送入的煤粉在原料处理器(4)中混合，然后送入放大系统中；在加热系统中，水箱(1)中的水经过管式换热器(9)以及预热器(10)加热后送入放大系统中；在放大系统中，通过控制第一流化床反应器(5)、第二流化床反应器(6)、第三流化床反应器(7)和第四流化床反应器(8)前方以及后方的阀门，来选择进行反应的流化床反应器；在分析系统中，来自放大系统的H₂/CH₄/CO/CO₂/超临界水的混合工质首先进入高压分离器(14)，利用水箱(1)的水通过第二高压柱塞泵(11)后得到的高压水初步分离出混合工质的H₂，分离出来的H₂通过高压背压阀(15)剥离出来，然后进入气相色谱仪(18)中定量测定，其余的混合工质进入低压分离器(17)，经减压后分离出混合工质中的CO₂，分离出来的CO₂通过低压背压阀(16)剥离出来后进入气相色谱仪(18)中定量测定，在液相中的混合工质进入TOC分析仪(19)中定量测定出其它成分。

2.根据权利要求1所述的一种用于超临界水流化床制氢放大研究的实验装置，其特征在于：放大系统中第一流化床反应器(5)、第二流化床反应器(6)、第三流化床反应器(7)和第四流化床反应器(8)的内部构造相同，尺寸大小按比例进行放大，放大比例为1：2：4：10；第一流化床反应器(5)、第二流化床反应器(6)、第三流化床反应器(7)和第四流化床反应器(8)垂直布置。

3.根据权利要求1所述的一种用于超临界水流化床制氢放大研究的实验装置，其特征在于：进风口(001)和流化床反应器主体(003)通过法兰将布风板(002)固定连接，并利用耐热的高性能橡胶垫圈进行密封。

4.根据权利要求1所述的一种用于超临界水流化床制氢放大研究的实验装置，其特征在于：进风口(001)成漏斗状，并且与流化床反应器主体(003)连接的位置有圆环形突起，便于将布风板(002)密封固定在与流化床反应器主体(003)形成的腔室内。

5.根据权利要求1所述的一种用于超临界水流化床制氢放大研究的实验装置，其特征在于：布风板(002)采用多孔泡沫金属镍。

6.根据权利要求1所述的一种用于超临界水流化床制氢放大研究的实验装置，其特征在于：流化床反应器主体(003)与出风口(004)利用法兰连接，并利用耐热的高性能橡胶垫圈进行密封。

7.根据权利要求1所述的一种用于超临界水流化床制氢放大研究的实验装置，其特征在于：气相色谱仪(18)采用安捷伦HP6890气相色谱分析仪，具体为采用TCD检测仪、高纯氦气为载气、色谱柱为兰州化学物理所研制的PLOT C-2000毛细柱以及六通阀进样；气相色谱仪(18)在运行时，检测器温度为230℃，载气流速为10mL/min，程序升温为60℃保持2min,以30℃/min升至150℃，保持2min。