專利名稱：一種使用燃料制取氫氣方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用燃料經(jīng)氣化或直接制取氫氣的方法和裝置，尤其涉及一種使用燃料制取氫氣的方法及裝置。
背景技術(shù)：
能源利用的可持續(xù)發(fā)展策略之一，實(shí)現(xiàn)能源的高效清潔利用。氫能以其清潔、高效、利用形式多樣等諸多優(yōu)點(diǎn)，在未來可持續(xù)能源系統(tǒng)中，有望成為能源載體。氫能利用效率較高，遺憾的是自然界中的氫大多是以化合態(tài)存在的，作為二次能源必須由其他一次能來制取。我國是一個(gè)以煤炭為主的能源消耗大國，在這一基本國情下，未來半個(gè)世紀(jì)內(nèi)，在氫源的選擇上，燃料仍將扮演著非常重要的角色。但能源向氫能轉(zhuǎn)化的過程中排放出大量的C02，由此引起的溫室效應(yīng)對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞。由于以燃料為基礎(chǔ)的氫生產(chǎn)過程排放的C02的量如此巨大，氫
作為環(huán)境友好的清潔能源的優(yōu)點(diǎn)將會(huì)消失。因此，在燃料制氫過程中，有效分離
并固化C02成為能否實(shí)現(xiàn)燃料規(guī)模清潔制氫的關(guān)鍵之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種能夠連續(xù)產(chǎn)氫并利于環(huán)保的使用燃料制取氫氣的方法及裝置，本發(fā)明能夠在制取純氫的同時(shí)有效分離出純凈的二氧化碳。
本發(fā)明的方法技術(shù)方案如下
一種使用燃料制取氫氣的方法，其特征在于將鐵或鐵氧化物置于空氣反應(yīng)器流化床內(nèi)，在空氣反應(yīng)器流化床下端通入流化空氣，鐵或鐵氧化物與空氣中的氧
氣反應(yīng)后得到Fe2Cb，再使氣固兩相經(jīng)分離器分離，分離后的高溫貧氧空氣從分離器的上端排出，分離后的Fe203通過第一溢流槽2進(jìn)入燃料反應(yīng)器上層，在燃料反應(yīng)器上層，部分Fe203與下層未完全反應(yīng)的合成氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Fe304,并將合成氣轉(zhuǎn)化為二氧化碳水蒸氣混合氣，使氣固兩相經(jīng)二氧化碳分離器分離，分離后的二氧化碳水蒸氣混合氣從該分離器上端排出，冷凝后得到純凈的二氧化碳，固體燃料通過螺旋給料器進(jìn)入溢流管，并與來自燃料反應(yīng)器上層未反應(yīng)的Fe203以及生成的Fe304混合后進(jìn)入燃料反應(yīng)器下層，在燃料反應(yīng)器下端通入水蒸氣，由Fe203及Fe304為固體燃料與水蒸氣的氣化反應(yīng)提供熱量，固體燃料與水蒸氣氣化反應(yīng)生成合成氣，同時(shí)Fe203及Fe304與合成氣或固體燃料發(fā)生還原反應(yīng)，生成二氧化碳、水蒸氣、FeO和Fe; 二氧化碳、水蒸氣以及未完全反應(yīng)的合成氣通過中間布風(fēng)板流向燃料反應(yīng)器上層與反應(yīng)器上層的Fe203反應(yīng)，含有FeO和Fe的鐵氧化物通過第二溢流槽4溢流到制氫反應(yīng)器流化床，在制氫反應(yīng)器流化床下端通入水蒸氣作為流化介質(zhì)，并與FeO或Fe反應(yīng)生成氫氣，F(xiàn)eO或Fe則被氧化為Fe3CU，再使氣固兩相經(jīng)氫氣分離器分離，分離后的氫氣水蒸氣混合氣從該分離器上端排出，冷凝后得到純凈的氫氣，分離后的Fe304，經(jīng)過第三溢流槽6回到空氣反應(yīng)器流化床進(jìn)一步氧化，實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用。
本發(fā)明的裝置技術(shù)方案如下 一種實(shí)施權(quán)利要求1所述的使用燃料制取氫氣的方法的裝置，由空氣反應(yīng)器流化床、第一溢流槽、燃料反應(yīng)器、第二溢流槽、制氫反應(yīng)器流化床及第三溢流槽組成，空氣反應(yīng)器流化床中的貧氧空氣分離器的下端通過第一溢流槽與燃料反應(yīng)器上層相連，所述的燃料反應(yīng)器包括流化床，在流化床內(nèi)設(shè)有中間布風(fēng)板，且中間布風(fēng)板將流化床分割成燃料反應(yīng)器上層與燃料反應(yīng)器下層，在燃料反應(yīng)器上層與燃料反應(yīng)器下層之間設(shè)有溢流管，且溢流管的一端與燃料反應(yīng)器上層連接，溢流管的另一端與燃料反應(yīng)器下層連接，在溢流管中部設(shè)有螺旋給料器，在燃料反應(yīng)器上層上設(shè)有二氧化碳分離器，且二氧化碳分離器的上端與燃料反應(yīng)器上層的頂部連接，二氧化碳分離器的下端位于燃料反應(yīng)器上層內(nèi)，燃料反應(yīng)器下層的下端經(jīng)過第二溢流槽與制氫反應(yīng)器流化床的下端相連，在制氫反應(yīng)器流化床上端設(shè)有與氫氣分離器，且制氫反應(yīng)器流化床上端與氫氣分離器的上端連接，氫氣分離器的下端經(jīng)過第三溢流槽與空氣反應(yīng)器流化床下端相連?？諝夥磻?yīng)器流化床的下端設(shè)有鐵氧化物補(bǔ)充口。在燃料反應(yīng)器的下端設(shè)有排渣口?？諝夥磻?yīng)器流化床由主反應(yīng)室、過渡段及提升管組成，提升管通過過渡段與主反應(yīng)室連接，提升管的上端與貧氧空氣分離器連接。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均設(shè)有通入松動(dòng)風(fēng)的水蒸氣入口。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)在燃料反應(yīng)器內(nèi)，分為上下兩層的結(jié)構(gòu)，由中間布風(fēng)板將反應(yīng)器分割成上下兩層，而在反應(yīng)器的外側(cè)則由溢流管連接上下兩層。這樣的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致反應(yīng)器下層的反應(yīng)為
燃料若為固體燃料(煤、生物質(zhì)、石油焦)首先發(fā)生氣化反應(yīng)
C +//20 — i/2 + CO +吸熱
燃料若為氣體燃料(合成氣，天然氣)則無需氣化，并直接參與以下反應(yīng)。
燃料反應(yīng)器下層發(fā)生的還原反應(yīng)Fe304 + CO 4 3FeO + C02 +吸熱
Fe304 + 4CO ~> 3Fe + 4C02 +放熱
Fe3(94 + 4//2 4 3Fe + 4//20 +吸熱
Fe304 + i/2 4 3FeO + 7/20 +吸熱
Fe203 + CO 4 2FeO + C02 +吸熱
Fe203 + 3CO — 2Fe + 3C02 +吸熱
Fe203 + 3/f2 4 2Fe + 3/f20 +吸熱
Fe203 + //2 4 2FeO + i/20 +吸熱
4Fe203 + OZ4 4 8FeO + C02 + 2/f20 +吸熱
4Fe203 + 30/4 ~> 8Fe + 3C02 + 6i/20 +吸熱
尸￡304 + C//4 ~> 3Fe + C02 + 2//20 +吸熱
4Fe304 + C//4 412FeO + C02 + 2//20 +吸熱
根據(jù)化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，在Fe304轉(zhuǎn)化為FeO或Fe的過程中，以上還原反應(yīng)均為可逆反應(yīng)，在反應(yīng)平衡狀態(tài)下，CO、 H2以及CH4仍有部分未參加反應(yīng)。并通過中間分布板流向反應(yīng)器上層。
而在反應(yīng)器上層的反應(yīng)為Fe203 + //2 ■> Fe304 + //20 +放熱Fe203 + CO — Fe36>4 + C02 +放熱6Fe203 + C仏"》 4Fe304 + C(92 + 2//20 +吸熱
根據(jù)化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，F(xiàn)e203轉(zhuǎn)化為Fe304的過程，可看作是不可逆反應(yīng)，故反應(yīng)平衡狀態(tài)時(shí)，C02濃度接近100%。
本發(fā)明利用Fe203轉(zhuǎn)化Fe304的不可逆性，只要保證Fe203相對于合成氣或氣體燃料過量就能保證燃料氣完全轉(zhuǎn)化為C02和H20。故使合成氣或氣體燃料最終通過布滿Fe203的燃料反應(yīng)器上層離開反應(yīng)器，從而實(shí)現(xiàn)制氫過程中，燃料反應(yīng)器排放的氣體為純凈的C02，未完全轉(zhuǎn)化的合成氣或氣體燃料含量輕微。而從化學(xué)反應(yīng)平衡角度考慮，利用Aspen plus化工模擬系統(tǒng)模擬，現(xiàn)有的化學(xué)鏈制氫方法及裝置，若利用鐵或鐵氧化物作為載氧體時(shí)，二氧化碳排放的純度只有30%~80%左右，利用本發(fā)明制氫過程，二氧化碳排放的純度高達(dá)99%以上。
(2) 傳統(tǒng)煤氣化制氫是先將煤炭氣化得到以H2和CO為主要成分的氣態(tài)產(chǎn)品，然后經(jīng)過凈化、CO變換和分離提純等處理而獲得一定純度的產(chǎn)品氫。與傳統(tǒng)煤氣化制氫相比，本發(fā)明無需涉及氧氣與氮?dú)獾姆蛛x、C02和H2的分離、H2S和COS污染氣體的脫除工藝，減少實(shí)現(xiàn)以上工藝所涉及的能源消耗。通過水蒸氣與FeO以及Fe反應(yīng)生成氫氣，生成物經(jīng)冷卻即為純凈的氫氣
3尸e(9 + //20 — Fe304 + //2 +放熱
3Fe + 4//2(9 ■> Fe304 + 4//2 +放熱
(3) 本發(fā)明采用三流化床連續(xù)工作，與單一流化床通過切換氣體實(shí)現(xiàn)制取氫氣的方法相比，解決了單一流化床無法連續(xù)產(chǎn)生氫氣的問題，具有能夠連續(xù)生產(chǎn)，簡化操作過程的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也解決了單一流化床氣體切換過程中，不同氣體的摻混從而導(dǎo)致氣體純度降低的問題。


圖l為 一種使用燃料制取氫氣的裝置圖；圖2為 一種使用燃料制取氫氣的潔凈發(fā)電系統(tǒng)圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例l
一種煤制取氫氣的方法，其特征在于將鐵或鐵氧化物置于空氣反應(yīng)器流化床內(nèi)，在空氣反應(yīng)器流化床下端A通入流化空氣，空氣反應(yīng)器流化床運(yùn)行溫度可控制在80(TC 125(TC左右，鐵或鐵氧化物與空氣中的氧氣反應(yīng)后得到Fe203，再使氣固兩相經(jīng)分離器分離，分離后的空氣從分離器的上端H排出并可以做功發(fā)電或余熱利用，分離后的Fe203通過第一溢流槽進(jìn)入燃料反應(yīng)器上層，燃料反應(yīng)器的運(yùn)行溫度可控制在80(TC 120(TC左右，在燃料反應(yīng)器上層，部分Fe203與下層未完全反應(yīng)的合成氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Fe304，并將合成氣轉(zhuǎn)化為二氧化碳水蒸氣混合氣，使氣固兩相經(jīng)二氧化碳分離器分離，分離后的二氧化碳水蒸氣混合氣從該分離器上端I排出，并經(jīng)做功發(fā)電或余熱利用，冷凝后得到純凈的二氧化碳，固體燃料通過螺旋給料器進(jìn)入溢流管，并與來自燃料反應(yīng)器上層未反應(yīng)的Fe203以及生成的Fe304混合后進(jìn)入燃料反應(yīng)器下層，在燃料反應(yīng)器下端A通入水蒸氣，由Fe203及Fe304為固體燃料與水蒸氣的氣化反應(yīng)提供熱量，固體燃料與水蒸氣氣化反應(yīng)生成合成氣，同時(shí)Fe203及Fe304與合成氣或燃料發(fā)生還原反應(yīng)，生成二氧化碳、水蒸氣、FeO和Fe; 二氧化碳、水蒸氣以及未完全反應(yīng)的合成氣通過中間布風(fēng)板流向燃料反應(yīng)器上層與反應(yīng)器上層的Fe203反應(yīng)，含有FeO和Fe的鐵氧化物通過第二溢流槽4溢流到制氫反應(yīng)器流化床，制氫反應(yīng)器流化床溫度控制在650'C 95(TC左右，在制氫反應(yīng)器流化床下端C通入水蒸氣作為流化介質(zhì)，并與FeO或Fe反應(yīng)生成氫氣，F(xiàn)eO或Fe則被氧化為Fe304，再使氣固兩相經(jīng)氫氣分離器分離，分離后的氫氣水蒸氣混合氣從該分離器上端G排出，經(jīng)過余熱利用，冷凝后得到純凈的氫氣，分離后的Fe304，經(jīng)過第三溢流槽6回到空氣反應(yīng)器流化床進(jìn)一步氧化，實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用。
實(shí)施例2
一種利用天然氣制取氫氣的方法，其特征在于將鐵或鐵氧化物置于空氣反應(yīng)器流化床內(nèi)，在空氣反應(yīng)器流化床下端A通入流化空氣，空氣反應(yīng)器流化床運(yùn)行溫度可控制在800'C 125(TC左右，鐵或鐵氧化物與空氣中的氧氣反應(yīng)后得到Fe203，再使氣固兩相經(jīng)分離器分離，分離后的空氣從分離器的上端H排出并可以做功發(fā)電或余熱利用，分離后的Fe203通過第一溢流槽2進(jìn)入燃料反應(yīng)器上層，燃料反應(yīng)器的運(yùn)行溫度可控制在800'C 120(rC左右，在燃料反應(yīng)器上層，部分Fe203與下層未完全反應(yīng)的氣體燃料(天然氣或石油氣)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Fe304，并將天然氣轉(zhuǎn)化為二氧化碳水蒸氣混合氣，使其經(jīng)二氧化碳分離器分離，分離后的二氧化碳水蒸氣混合氣從該分離器上端I排出，并經(jīng)做功發(fā)電或余熱利用，冷凝后得到純凈的二氧化碳，在燃料反應(yīng)器下端A通入天然氣，關(guān)閉過螺旋給料器，天然氣與來自燃料反應(yīng)器上層未反應(yīng)的Fe203以及生成的Fe304在燃料反應(yīng)器下層反應(yīng)，生成二氧化碳、水蒸氣、FeO和Fe; 二氧化碳、水蒸氣以及未完全反應(yīng)的天然氣通過中間布風(fēng)板流向燃料反應(yīng)器上層與反應(yīng)器上層的Fe203反應(yīng)，含有FeO和Fe的鐵氧化物通過第二溢流槽4溢流到制氫反應(yīng)器流化床，制氫反應(yīng)器流化床溫度控制在65(TC 95(TC左右，在制氫反應(yīng)器流化床下端C通入水蒸氣作為流化介質(zhì)，并與FeO或Fe反應(yīng)生成氫氣，F(xiàn)eO或Fe則被氧化為Fe304，再使氣固兩相經(jīng)氫氣分離器分離，分離后的氫氣水蒸氣混合氣從該分離器上端G排出，經(jīng)過余熱利用，冷凝后得到純凈的氫氣，分離后的Fe304，經(jīng)過第三溢流槽6回到空氣反應(yīng)器流化床進(jìn)一步氧化，實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用。見附圖l。
實(shí)施例3
一種使用燃料制取氫氣的方法， 一種實(shí)施權(quán)利要求1所述的使用燃料制取氫氣的方法的裝置，由空氣反應(yīng)器流化床l、第一溢流槽2、燃料反應(yīng)器3、第二溢流槽4、制氫反應(yīng)器流化床5、第三溢流槽6組成，空氣反應(yīng)器流化床l的上端連接有貧氧空氣分離器1-4，貧氧空氣分離器1-4的下端通過第一溢流槽2與燃料反應(yīng)器上層3-2相連，所述的燃料反應(yīng)器包括流化床，在流化床內(nèi)設(shè)有中間布風(fēng)板3-3且中間布風(fēng)板3-3將流化床分割成燃料反應(yīng)器上層3-2與燃料反應(yīng)器下層3-6，在燃料反應(yīng)器上層3-2與燃料反應(yīng)器下層3-6之間設(shè)有溢流管3-5，且溢流管3-5的一端與燃料反應(yīng)器上層3-2連接，溢流管3-5的另一端與燃料反應(yīng)器下層3-6連接，在溢流管3-5中部設(shè)有螺旋給料器3-4，在燃料反應(yīng)器上層3-2上設(shè)有二氧化碳分離器3-1，且二氧化碳分離器3-1的上端與燃料反應(yīng)器上層3-2的頂部連接，二氧化碳分離器3-1的下端位于燃料反應(yīng)器上層3-2內(nèi)，燃料反應(yīng)器下層3-6的下端經(jīng)過第二溢流槽4與制氫反應(yīng)器流化床5的下端相連，在制氫反應(yīng)器流化床5上端設(shè)有與氫氣分離器5-1，且制氫反應(yīng)器流化床5上端與氫氣分離器5-1的上端連接，氫氣分離器5-1的下端經(jīng)過第三溢流槽6與空氣反應(yīng)器流化床1下端相連。在空氣反應(yīng)器流化床1的下端設(shè)有鐵氧化物補(bǔ)充口 F。在燃料反應(yīng)器3的下端設(shè)有排渣口 K。在空氣反應(yīng)器流化床1由主反應(yīng)室l-l、過渡段1-2及提升管1-3組成，提升管1-3通過過渡段1_2與主反應(yīng)室1-1連接，提升管l-3的上端與貧氧空氣分離器1-4連接。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I、 B、 D及J，設(shè)有通入松動(dòng)風(fēng)的水蒸氣入口。見附圖1。
實(shí)施例4
一種使用燃料制取氫氣的方法，即用固體燃料或氣體燃料進(jìn)行潔凈發(fā)電，同時(shí)實(shí)現(xiàn)二氧化碳的分離。參照圖2，空氣經(jīng)過壓氣機(jī)10壓縮后，變?yōu)楦邏嚎諝猓M(jìn)入實(shí)施例1的空氣反應(yīng)器流化床，經(jīng)過與鐵或鐵氧化物反應(yīng)，得到高溫高
壓貧氧空氣經(jīng)貧氧分離器分離，高壓貧氧空氣進(jìn)入透平7膨脹做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)8發(fā)電，透平7排氣再進(jìn)入余熱回收發(fā)電系統(tǒng)9產(chǎn)生電力或蒸汽。在燃料反應(yīng)器，余熱回收發(fā)電系統(tǒng)9、 12或15產(chǎn)生的蒸汽A與鐵氧化物反應(yīng)，生成高溫?zé)煔猓邷責(zé)煔庖蠼?jīng)過二氧化碳分離器，煙氣經(jīng)過透平ll膨脹做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)13發(fā)電，透平11排氣再進(jìn)入余熱回收發(fā)電系統(tǒng)12產(chǎn)生電力或蒸汽，余熱回收發(fā)電系統(tǒng)12尾氣經(jīng)過冷凝即為純凈的二氧化碳。在制氫反應(yīng)器流化床中，F(xiàn)e和Fe0與水蒸氣反應(yīng)，得到高溫氫氣水蒸氣混合物，進(jìn)入余熱回收發(fā)電系統(tǒng)12，余熱回收發(fā)電系統(tǒng)12尾氣經(jīng)過冷凝即為純凈的氫氣。生成的Fe3CU回到空氣反應(yīng)器流化床進(jìn)一步氧化，實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用。整個(gè)系統(tǒng)所需水蒸氣經(jīng)由余熱回收發(fā)電系統(tǒng)9、 12及14提供。見附圖2。
權(quán)利要求
1.一種使用燃料制取氫氣的方法，其特征在于將鐵或鐵氧化物置于空氣反應(yīng)器流化床內(nèi)，在空氣反應(yīng)器流化床下端(E)通入流化空氣，鐵或鐵氧化物與空氣中的氧氣反應(yīng)后得到Fe2O3，再使氣固兩相經(jīng)空氣分離器分離，分離后的空氣從空氣分離器的上端(H)排出，分離后的Fe2O3通過第一溢流槽(2)進(jìn)入燃料反應(yīng)器上層，在燃料反應(yīng)器上層，部分Fe2O3與下層未完全反應(yīng)的合成氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Fe3O4，并將合成氣轉(zhuǎn)化為二氧化碳水蒸氣混合氣，使氣固兩相經(jīng)二氧化碳分離器分離，分離后的二氧化碳水蒸氣混合氣從該分離器上端(I)排出，冷凝后得到純凈的二氧化碳，固體燃料通過螺旋給料器進(jìn)入溢流管，并與來自燃料反應(yīng)器上層未反應(yīng)的Fe2O3以及生成的Fe3O4混合后進(jìn)入燃料反應(yīng)器下層，在燃料反應(yīng)器下端(A)通入水蒸氣，由Fe2O3及Fe3O4為固體燃料與水蒸氣的氣化反應(yīng)提供熱量，固體燃料與水蒸氣氣化反應(yīng)生成合成氣，同時(shí)Fe2O3及Fe3O4與合成氣或燃料發(fā)生還原反應(yīng)，生成二氧化碳、水蒸氣、FeO和Fe；二氧化碳、水蒸氣以及未完全反應(yīng)的合成氣通過中間布風(fēng)板流向燃料反應(yīng)器上層與反應(yīng)器上層的Fe2O3反應(yīng)，含有FeO和Fe的鐵氧化物通過第二溢流槽(4)溢流到制氫反應(yīng)器流化床，在制氫反應(yīng)器流化床下端(C)通入水蒸氣作為流化介質(zhì)，并與FeO或Fe反應(yīng)生成氫氣，F(xiàn)eO或Fe則被氧化為Fe3O4，再使氣固兩相經(jīng)氫氣分離器分離，分離后的氫氣水蒸氣混合氣從該分離器上端(G)排出，冷凝后得到純凈的氫氣，分離后的Fe3O4，經(jīng)過第三溢流槽(6)回到空氣反應(yīng)器流化床進(jìn)一步氧化，實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用。
2. —種實(shí)施權(quán)利要求1所述的使用燃料制取氫氣的方法的裝置，由空氣反 應(yīng)器流化床(1)、第一溢流槽(2)、燃料反應(yīng)器(3)、第二溢流槽(4)、制 氫反應(yīng)器流化床(5)、第三溢流槽(6)組成，空氣反應(yīng)器流化床(1)的上端 設(shè)有貧氧空氣分離器(1-4)，貧氧空氣分離器(1-4)的下端通過第一溢流槽(2) 與燃料反應(yīng)器上層(3-2)相連，所述的燃料反應(yīng)器包括流化床，在流化床內(nèi)設(shè) 有中間布風(fēng)板(3-3)且中間布風(fēng)板(3-3)將流化床分割成燃料反應(yīng)器上層(3-2) 與燃料反應(yīng)器下層(3-6)，在燃料反應(yīng)器上層(3-2)與燃料反應(yīng)器下層(3-6) 之間設(shè)有溢流管(3-5)，且溢流管(3-5)的一端與燃料反應(yīng)器上層(3-2)連接，溢流管(3-5)的另一端與燃料反應(yīng)器下層(3-6)連接，在溢流管(3-5) 中部設(shè)有螺旋給料器(3-4)，在燃料反應(yīng)器上層(3-2)上設(shè)有二氧化碳分離器(3-1)，且二氧化碳分離器(3-1)的上端與燃料反應(yīng)器上層(3-2)的頂部連 接，二氧化碳分離器(3-1)的下端位于燃料反應(yīng)器上層(3-2)內(nèi)，燃料反應(yīng)器 下層(3-6)的下端經(jīng)過第二溢流槽(4)與制氫反應(yīng)器流化床(5)的下端相連， 在制氫反應(yīng)器流化床(5)上端設(shè)有與氫氣分離器(5-1)，且制氫反應(yīng)器流化床(5)上端與氫氣分離器(5-1)的上端連接，氫氣分離器(5-1)的下端經(jīng)過第 三溢流槽(6)與空氣反應(yīng)器流化床(1)下端相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于在空氣反應(yīng)器流化床(1)的下 端設(shè)有鐵氧化物補(bǔ)充口 (F)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于在燃料反應(yīng)器(3)的下端設(shè)有 排渣口 (L)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于在空氣反應(yīng)器流化床(1)由主 反應(yīng)室(1-1)、過渡段(1-2)及提升管(1-3)組成，提升管(1-3)通過過渡 段(1 一2)與主反應(yīng)室(1-1)連接，提升管(1-3)的上端與貧氧空氣分離器(1-4) 連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，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)設(shè)有通入 松動(dòng)風(fēng)的水蒸氣入口。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種使用燃料制取氫氣方法及裝置，將鐵或鐵氧化物置于空氣反應(yīng)器流化床內(nèi)，其與通入的空氣反應(yīng)得到Fe₂O₃，經(jīng)分離器分離，分離后的Fe₂O₃，進(jìn)入燃料反應(yīng)器，若采用固體燃料，固體燃料通過螺旋給料器進(jìn)入燃料反應(yīng)器，并與水蒸氣發(fā)生氣化反應(yīng)，生成合成氣；合成氣或固體體燃料與Fe₂O₃發(fā)生還原反應(yīng)，生成二氧化碳和水蒸氣，經(jīng)冷凝后獲得潔凈的二氧化碳，F(xiàn)e₂O₃則被還原成FeO或Fe，進(jìn)入制氫反應(yīng)器流化床，在制氫反應(yīng)器流化床中，F(xiàn)eO或Fe與水蒸氣反應(yīng)生成氫氣，而FeO或Fe被氧化為Fe₃O₄，經(jīng)分離器分離，分離后的氫氣從分離器上端排出，分離后的Fe₃O₄回到空氣反應(yīng)器流化床進(jìn)一步氧化，實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用。
文檔編號C01B3/06GK101671002SQ20091018442
公開日2010年3月17日 申請日期2009年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月12日
發(fā)明者向文國, 新 王, 薛志鵬 申請人:東南大學(xué)