专利名称：使用双层流化床制取氢气的装置的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及一种利用燃料经气化或直接制取氢气的装置，尤其涉及一种使用
双层流化床制取氢气的装置。
背景技术：
能源利用的可持续发展策略之一，实现能源的高效清洁利用。氢能以其清洁、高 效、利用形式多样等诸多优点，在未来可持续能源系统中，有望成为能源载体。氢能利用效 率较高，遗憾的是自然界中的氢大多是以化合态存在的，作为二次能源必须由其他一次能 来制取。我国是一个以煤炭为主的能源消耗大国，在这一基本国情下，未来半个世纪内，在 氢源的选择上，燃料仍将扮演着非常重要的角色。但能源向氢能转化的过程中排放出大量 的0)2，由此引起的温室效应对生态环境造成严重的破坏。由于以燃料为基础的氢生产过程 排放的(A的量如此巨大，氢作为环境友好的清洁能源的优点将会消失。因此，在燃料制氢 过程中，有效分离并固化C02成为能否实现燃料规模清洁制氢的关键之一。
实用新型内容本实用新型提供一种能够连续产氢并利于环保的使用双层流化床制取氢气的装 置，本实用新型能够在制取纯氢的同时有效分离出纯净的二氧化碳。 本实用新型的技术方案如下 使用双层流化床制取氢气的装置，由空气反应器流化床、第一溢流槽、双层流化 床、第二溢流槽制氢反应器流化床、第三溢流槽组成，空气反应器流化床的上端连接有贫氧 空气分离器，贫氧空气分离器的下端通过第一溢流槽与双层流化床上层相连，所述的双层 流化床包括流化床，在流化床内设有中间布风板，且中间布风板将流化床分割成双层流化 床上层与双层流化床下层，在双层流化床上层与双层流化床下层之间设有溢流管，且溢流 管的一端与双层流化床上层连接，溢流管的另一端与双层流化床下层连接，在溢流管中部 设有螺旋给料器，在双层流化床上层上设有二氧化碳分离器，且二氧化碳分离器的上端与 双层流化床上层的顶部连接，二氧化碳分离器的下端位于双层流化床上层内，双层流化床 下层的下端经过第二溢流槽与制氢反应器流化床的下端相连，在制氢反应器流化床上端设 有与氢气分离器，且制氢反应器流化床上端与氢气分离器的上端连接，氢气分离器的下端 经过第三溢流槽与空气反应器流化床下端相连。空气反应器流化床(1)的下端设有铁氧化 物补充口 (F)。在双层流化床(3)的下端设有排渣口 (L)。空气反应器流化床由主反应室、 过渡段及提升管组成，提升管通过过渡段与主反应室连接，提升管的上端与贫氧空气分离 器连接。在第一溢流槽、第二溢流槽、第三溢流槽以及溢流管的底端(J、B、D及L)设有通入 松动风的水蒸气入口。 本实用新型具有如下优点 (1)在双层流化床内，分为上下两层的结构，由中间布风板将反应器分割成上下两 层，而在反应器的外侧则由溢流管连接上下两层。这样的结构导致反应器下层的反应为: 而在反应器上层的反应为 Fe203+H2 — Fe304+H20+放热 Fe203+CO — Fe304+C02+放热 6Fe203+CH4 — 4Fe304+C02+2H20+吸热 根据化学反应动力学，Fe203转化为Fe304的过程，可看作是不可逆反应，故反应平 衡状态时，C02浓度接近100%。 本实用新型利用Fe203转化Fe304的不可逆性，只要保证Fe203相对于合成气或气 体燃料过量就能保证燃料气完全转化为C02和H20。故使合成气或气体燃料最终通过布满 6203的双层流化床上层离开反应器，从而实现制氢过程中，双层流化床排放的气体为纯净 的C02，未完全转化的合成气或气体燃料含量轻微。而从化学反应平衡角度考虑，利用Aspen plus化工模拟系统模拟，现有的化学链制氢方法及装置，若利用铁或铁氧化物作为载氧体 时，二氧化碳排放的纯度只有30% 80%左右，利用本实用新型制氢过程，二氧化碳排放 的纯度高达99%以上。 (2)传统煤气化制氢是先将煤炭气化得到以H2和C0为主要成分的气态产品，然后
经过净化、CO变换和分离提纯等处理而获得一定纯度的产品氢。与传统煤气化制氢相比，
本实用新型无需涉及氧气与氮气的分离丄02和H2的分离、H^和COS污染气体的脱除工艺，
减少实现以上工艺所涉及的能源消耗。通过水蒸气与FeO以及Fe反应生成氢气，生成物经
冷却即为纯净的氢气 3FeO+H20 — Fe304+H2+放热 3Fe+4H20 — Fe304+4H2+放热
4[0034] (3)本实用新型采用三流化床连续工作，与单一流化床通过切换气体实现制取氢 气的方法相比，解决了单一流化床无法连续产生氢气的问题，具有能够连续生产，简化操作 过程的优点，同时也解决了单一流化床气体切换过程中，不同气体的掺混从而导致气体纯 度降低的问题。
图1为一种双层流化床制取氢气的装置图；图2为一种使用双层流化床制取氢
气的洁净发电系统图。
具体实施方式
—种使用双层流化床制取氢气的装置，由空气反应器流化床1、第一溢流槽2、双 层流化床3、第二溢流槽4、制氢反应器流化床5、第三溢流槽6组成，空气反应器流化床1的 上端连接有贫氧空气分离器l-4，贫氧空气分离器1-4的下端通过第一溢流槽2与双层流 化床上层3-2相连，所述的双层流化床包括流化床，在流化床内设有中间布风板3-3且中间 布风板3-3将流化床分割成双层流化床上层3-2与双层流化床下层3-6，在双层流化床上 层3-2与双层流化床下层3-6之间设有溢流管3-5，且溢流管3-5的一端与双层流化床上 层3-2连接，溢流管3-5的另一端与双层流化床下层3-6连接，在溢流管3-5中部设有螺旋 给料器3-4，在双层流化床上层3-2上设有二氧化碳分离器3-1 ，且二氧化碳分离器3-1的 上端与双层流化床上层3-2的顶部连接，二氧化碳分离器3-1的下端位于双层流化床上层 3-2内，双层流化床下层3-6的下端经过第二溢流槽4与制氢反应器流化床5的下端相连， 在制氢反应器流化床5上端设有与氢气分离器5-1 ，且制氢反应器流化床5上端与氢气分离 器5-1的上端连接，氢气分离器5-1的下端经过第三溢流槽6与空气反应器流化床1下端 相连。在空气反应器流化床1的下端设有铁氧化物补充口F。在双层流化床3的下端设有 排渣口 K。在空气反应器流化床1由主反应室l-l、过渡段1-2及提升管1-3组成，提升管 1-3通过过渡段1-2与主反应室1-1连接，提升管1-3的上端与贫氧空气分离器1-4连接。 在第一溢流槽2、第二溢流槽4、第三溢流槽6以及溢流管3-5的底端1、B、D及J，设有通入 松动风的水蒸气入口。 使用燃料制取氢气，即用固体燃料或气体燃料进行洁净发电，同时实现二氧化碳 的分离。参照图2，空气经过压气机10压縮后，变为高压空气，进入实施例1的空气反应器 流化床，经过与铁或铁氧化物反应，得到高温高压贫氧空气经贫氧分离器分离，高压贫氧空 气进入透平7膨胀做功，带动发电机8发电，透平7排气再进入余热回收发电系统9产生电 力或蒸汽。在双层流化床，余热回收发电系统9、12或15产生的蒸汽A与铁氧化物反应，生 成高温烟气，高温烟气要求经过二氧化碳分离器，烟气经过透平11膨胀做功，带动发电机 13发电，透平11排气再进入余热回收发电系统12产生电力或蒸汽，余热回收发电系统12 尾气经过冷凝即为纯净的二氧化碳。在制氢反应器流化床中，Fe和FeO与水蒸气反应，得 到高温氢气水蒸气混合物，进入余热回收发电系统12，余热回收发电系统12尾气经过冷凝 即为纯净的氢气。生成的Fe304回到空气反应器流化床进一步氧化，实现循环使用。整个系 统所需水蒸气经由余热回收发电系统9、 12及14提供。
权利要求一种使用双层流化床制取氢气的装置，由空气反应器流化床(1)、第一溢流槽(2)、双层流化床(3)、第二溢流槽(4)、制氢反应器流化床(5)、第三溢流槽(6)组成，空气反应器流化床(1)的上端设有贫氧空气分离器(1-4)，贫氧空气分离器(1-4)的下端通过第一溢流槽(2)与双层流化床上层(3-2)相连，所述的双层流化床在流化床内设有中间布风板(3-3)且中间布风板(3-3)将流化床分割成双层流化床上层(3-2)与双层流化床下层(3-6)，在双层流化床上层(3-2)与双层流化床下层(3-6)之间设有溢流管(3-5)，且溢流管(3-5)的一端与双层流化床上层(3-2)连接，溢流管(3-5)的另一端与双层流化床下层(3-6)连接，在溢流管(3-5)中部设有螺旋给料器(3-4)，在双层流化床上层(3-2)上设有二氧化碳分离器(3-1)，且二氧化碳分离器(3-1)的上端与双层流化床上层(3-2)的顶部连接，二氧化碳分离器(3-1)的下端位于双层流化床上层(3-2)内，双层流化床下层(3-6)的下端经过第二溢流槽(4)与制氢反应器流化床(5)的下端相连，在制氢反应器流化床(5)上端设有与氢气分离器(5-1)，且制氢反应器流化床(5)上端与氢气分离器(5-1)的上端连接，氢气分离器(5-1)的下端经过第三溢流槽(6)与空气反应器流化床(1)下端相连。
2. 根据权利要求1所述的使用双层流化床制取氢气的装置，其特征在于在空气反应器 流化床(1)的下端设有铁氧化物补充口 (F)。
3. 根据权利要求1所述的使用双层流化床制取氢气的装置，其特征在于在双层流化床 (3)的下端设有排渣口 (L)。
4. 根据权利要求1所述的使用双层流化床制取氢气的装置，其特征在于在空气反应器 流化床(1)由主反应室(l-l)、过渡段(1-2)及提升管(1-3)组成，提升管(1-3)通过过渡 段(1-2)与主反应室(1-1)连接，提升管(1-3)的上端与贫氧空气分离器(1-4)连接。
5. 根据权利要求1所述的使用双层流化床制取氢气的装置，其特征在于在第一溢流槽 (2)、第二溢流槽(4)、第三溢流槽(6)以及溢流管(3-5)的底端(J、 B、 D及K)设有通入松 动风的水蒸气入口。
专利摘要本实用新型公开了使用双层流化床制取氢气的装置，由空气反应器流化床、第一溢流槽、双层流化床、第二溢流槽、制氢反应器流化床、第三溢流槽组成，空气反应器流化床的上端设有贫氧空气分离器，贫氧空气分离器的下端通过第一溢流槽与双层流化床上层相连，所述的双层流化床包括流化床，在流化床内设有中间布风板，且中间布风板将流化床分割成双层流化床上层与双层流化床下层，在双层流化床上层上设有二氧化碳分离器，双层流化床下层的下端经过第二溢流槽与制氢反应器流化床的下端相连，在制氢反应器流化床上端设有与氢气分离器，且制氢反应器流化床上端与氢气分离器的上端连接，氢气分离器的下端经过第三溢流槽与空气反应器流化床下端相连。
文档编号F01D15/10GK201512409SQ200920234619
公开日2010年6月23日 申请日期2009年8月12日 优先权日2009年8月12日
发明者向文国, 王新, 薛志鹏 申请人:东南大学