[发明专利]一种基于钙基吸收剂制取氢气并分离CO2的方法和装置

摘要

本发明公开了一种基于钙基吸收剂制取氢气并分离CO2的方法和装置，钙基吸收剂和煤粉经螺旋给料器送入气化反应器内，煤被水蒸气气化产生水煤气，水煤气中的CH4重整生成C0和H2，CO变换反应生成CO2和H2，CO2被钙基吸收剂吸收，H2与残余CO2进入吸收反应器，未反应的焦炭与CaCO3进入煅烧反应器；在煅烧反应器内通入纯氧，焦炭与纯氧燃烧产生CO2，CaCO3分解为CaO和CO2，经分离器分离后，CO2进入预热器放热；CaO经返料阀分离为两部分，一部分进入气化反应器，一部分进入吸收反应器，进入吸收反应器的CaO吸收残余的CO2生成CaCO3，经分离器分离并冷凝后得到纯净的H2，分离后的CaCO3进入煅烧反应器，实现吸收剂的循环利用。

主权项

一种基于钙基吸收剂制取氢气并分离CO2的方法，其特征在于，配置质量比为2.5～7.5kg/kg的钙基吸收剂与煤粉的混合物，充分混合后经螺旋给料器(1‑4)送入气化反应器(1‑5)内，在气化反应器(1‑5)的底部设有水蒸气进口(A)，通入水蒸气，煤粉与水蒸气反应产生水煤气，水煤气成分包括H2、CH4、CO和CO2，CH4与水蒸气发生重整反应生成CO和H2，CO与水蒸气发生变换反应生成CO2和H2，CO2被钙基吸收剂固定生成CaCO3，H2与残余CO2进入吸收反应器(1‑7)；所述的气化反应器(1‑5)温度为650～720℃，水蒸气的进口温度为400～500℃；未气化的焦炭和CaCO3经气化反应器下料口(4)进入下料管(1‑2)并经第一倾斜管(1‑1)进入预热器(2‑1)，焦炭和CaCO3受热温度升高经预热器(2‑1)的固体出口(7)进入第二倾斜管(2‑2)，煅烧反应器(2‑3)的下部设置有返料点(8)，焦炭和CaCO3经返料点(8)进入煅烧反应器(2‑3)，在煅烧反应器(2‑3)的底部氧气入口(E)通入氧气，焦炭与氧气完全反应生成CO2，放出大量的热量，煅烧反应器(2‑3)内床温升高，CaCO3受热分解为CaO和CO2，气固两相混合物从煅烧反应器(2‑3)上部的出料口(9)排出，CaO和CO2经第二旋风分离器(2‑7)分离，高温CO2从第二旋风分离器(2‑7)的顶部出气口(G)流出，CaO从第二旋风分离器(2‑7)底部进入第二立管(2‑6)；所述的煅烧反应器的温度为850～1050℃；第二立管(2‑6)内的CaO分离为两部分，通过调节两个返料阀的N2进气量(F)控制CaO的流率分配比例，一部分CaO经下部的第二返料阀(2‑4)进入气化反应器(1‑5)，CaO的温度比气化反应器(1‑5)的温度高，CaO携带的高温显热为气化反应提供所需的热量；另一部分CaO经上部的第三返料阀(2‑5)进入吸收反应器(1‑7)，进入吸收反应器(1‑7)的CaO被H2与残余CO2气体携带上升，并且吸收气体中的残余CO2生成CaCO3，进一步提高H2的纯度，H2和CaCO3从吸收反应器(1‑7)上部的出料口(1)流出，气固两相经第一旋风分离器(1‑9)分离，H2从第一旋风分离器(1‑9)的顶部出口(H)流出，经冷凝后得到纯净的H2；CaCO3从第一旋风分离器(1‑9)的底部流出，经第一立管(1‑8)进入第一返料阀(1‑3)，在第一倾斜管(1‑1)内与来自气化反应器(1‑5)的焦炭和CaCO3混合后，一起进入预热器(2‑1)；所述的吸收反应器的温度为500～600℃。