[发明专利]一种双循环链式燃烧氢热联产并分离CO2的方法及其装置

摘要

本发明公开了一种双循环链式燃烧氢热联产并分离CO2的方法及其装置。Fe2O3在制氢系统的燃料反应器流化床中被燃料气体还原，固体产物为FeO或者Fe；FeO或Fe进入制氢系统的水蒸气反应器流化床中与水蒸气反应生成氢气与Fe3O4，出口气体冷凝分离出其中的水后得到纯净的H2；Fe3O4进入制氢系统的空气反应器流化床中煅烧，重新生成Fe2O3，Fe2O3实现循环利用；从制氢系统的燃料反应器流化床中出来的烟气引入制热系统的燃料器流化床，烟气中的残余燃料气体与NiO反应，气体产物为水蒸气与CO2，冷凝分离出其中的水后，得到纯净的CO2；固体产物Ni进入制热系统的空气反应器流化床与空气煅烧，释放出热量，固体产物为NiO，NiO实现再生进行下次循环。

主权项

一种双循环链式燃烧氢热联产并分离CO2的方法，其特征在于：将铁置于制氢系统（I）的空气反应器流化床（1）中，在制氢系统（I）的空气反应器流化床下端（a）通入空气，制氢系统（I）的空气反应器底室（1‑1）处于鼓泡流态化；制氢系统（I）的空气反应器流化床（1）的温度控制在1000℃；铁与空气中的氧气反应生成Fe2O3；Fe2O3经过制氢系统（I）的空气反应器过渡段（1‑2）以及制氢系统（I）的空气反应器提升管（1‑3），被空气提升至制氢系统（I）的空气旋风分离器（1‑4），经过气固分离，Fe2O3通过制氢系统（I）的空气反应器下料管（1‑5）进入制氢系统（I）的燃料反应器（4‑1）中；制氢系统的燃料反应器（4‑1）的温度控制在900℃；制氢系统（I）的燃料反应器流化床下端（f）通入含碳的燃料气体，制氢系统（I）的燃料反应器（4‑1）处于鼓泡流态化，Fe2O3被还原为FeO或Fe；FeO或Fe经过溢流槽（3）进入制氢系统（I）的水蒸气反应器流化床（2）；在制氢系统（I）的水蒸气反应器流化床下端（d）通入水蒸气，水蒸气反应器底室（2‑1）处于鼓泡流态化，制氢系统（I）的水蒸气反应器流化床（2）的温度控制在650℃；还原态的FeO或Fe与水蒸气反应，固体产物为Fe3O4，气体产物为H2；Fe3O4经过水蒸气反应器过渡段（2‑2）以及水蒸气反应器提升管（2‑3）至氢气旋风分离器（2‑4），气固经过分离，固体产物Fe3O4经过水蒸气反应器下料管（2‑5）以及水蒸气反应器溢流槽（2‑6）进入制氢系统（I）的空气反应器流化床（1），气体产物则经过氢气旋风分离器出口（c）逸出，冷凝分离出其中的水后，得到纯净的H2；进入制氢系统（I）的空气反应器流化床（1）的Fe3O4与空气煅烧，Fe3O4转化为Fe2O3，Fe2O3实现循环利用；从制氢系统（I）的燃料反应器（4‑1）出来的烟气通过连接管（5）进入制热系统（II）的燃料反应器流化床（6）中的燃料反应器底部风室（6‑2）；在制热系统（II）的燃料反应器流化床（6）中加入NiO，燃料反应器流化床（6）中的燃料反应器（6‑1）处于鼓泡流态化；制热系统（II）的燃料反应器（6‑1）的温度控制在900℃；NiO与来自制氢系统（I）的燃料反应器（4‑1）烟气中的残余燃料气体反应，固体产物为Ni，气体产物为CO2及水蒸气；CO2及水蒸气从制热系统（II）的燃料反应器出口（k）逸出，冷凝分离出其中的水后，得到纯净的CO2，实现CO2的捕集；制热系统（II）的燃料反应器的固体产物Ni通过溢流槽（7）进入制热系统（II）的流化床中的空气反应器底室（8‑1），在制热系统（II）的空气反应器下端（i）通入空气，制热系统（II）的空气反应器底室（8‑1）处于鼓泡流态化，制热系统（II）的空气反应器流化床（8）的温度控制在1000℃；还原态的Ni被空气氧化，生成NiO，同时释放出热量；NiO经过制热系统（II）的空气反应器过渡段（8‑2）以及制热系统（II）的空气反应器提升管（8‑3）至制热系统（II）的空气旋风分离器（8‑4），气固经分离，空气从制热系统（II）的空气旋风分离器出口（j）逸出，固体产物NiO经过制热系统（II）的空气反应器下料管（8‑5）进入制热系统（II）的燃料反应器（6‑1），NiO实现循环利用。