專利名稱：一種基于鐵或鐵氧化物制氫并分離CO₂的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，尤其涉及一種基 于鐵或鐵氧化物制氫并分離co2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，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。我國是一個以煤炭為主的能源消耗大國，在這一基本國情下，未來半個世紀內(nèi)，在 能源的選擇上，化石燃料仍將扮演著非常重要的角色。但化石能源向氫能轉(zhuǎn)化的過程中排 放出大量的(A，由此引起的溫室效應(yīng)對生態(tài)環(huán)境造成嚴重的破壞。由于以化石燃料為基礎(chǔ)
的氫生產(chǎn)過程排放的co2的量如此巨大，氫作為環(huán)境友好的清潔能源的優(yōu)點將會消失。因 此，在化石燃料制氫過程中，有效分離并固化co2成為能否實現(xiàn)化石燃料規(guī)模清潔制氫的關(guān)
鍵之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種基于鐵或鐵氧化物制氫并分離C02的方法及裝置，由于本發(fā)明將
燃料制取氫氣的同時能有效分離二氧化碳，具有獲得潔凈能源且利于環(huán)保的優(yōu)點。 本發(fā)明的方法技術(shù)方案如下 —種基于鐵或鐵氧化物制氫并分離C02的方法，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？6203，再使氣固兩相經(jīng)貧氧空氣分離器分離；分離后的空氣從貧氧空氣分離器的上 端H排出，分離后的Fe203通過第一溢流槽進入燃料反應(yīng)器流化床；Fe203在進入燃料反應(yīng)器 流化床時首先被夾帶到燃料反應(yīng)器提升管中，并在燃料反應(yīng)器提升管中與來自混合氣化反 應(yīng)室的未反應(yīng)的合成氣反應(yīng)，并將合成氣轉(zhuǎn)化為的二氧化碳水蒸氣混合氣，而Fe203則轉(zhuǎn)化 為？6304，將以上氣固兩相經(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二氧 化碳分離器的上端H排出，冷凝后獲得潔凈的二氧化碳，而未反應(yīng)的Fe203以及生成的Fe304 從二氧化碳分離器的下端排出，經(jīng)返料槽進入混合氣化反應(yīng)室，固體燃料則通過螺旋給料 器進入混合氣化反應(yīng)室，混合氣化反應(yīng)室的下端A通入水蒸氣作為氣化介質(zhì)，由Fe203以及 Fe304提供固體燃料與水蒸氣氣化的熱量，氣化后的合成氣與Fe203及Fe304發(fā)生還原反應(yīng)， 生成二氧化碳和水蒸氣并與未反應(yīng)的合成氣上升至燃料反應(yīng)器提升管，而Fe203及Fe304則 被還原為FeO或Fe，含有FeO和Fe的鐵氧化物通過第二溢流槽溢流到制氫反應(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)，水蒸氣與FeO或Fe反應(yīng)生成氫氣， FeO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F排出，冷凝后得到純凈的氫氣，分離后的Fe304，經(jīng)過第三溢流槽回到空氣 反應(yīng)器流化床進一步氧化，實現(xiàn)循環(huán)使用。
本發(fā)明的裝置技術(shù)方案如下 —種用于實施權(quán)利要求1所述的基于鐵或鐵氧化物制氫并分離C02的裝置，由空 氣反應(yīng)器流化床、第一溢流槽、燃料反應(yīng)器流化床、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)器流化床由主反應(yīng)室、空氣反應(yīng)器過渡段、空氣反應(yīng)器提升管及貧氧 空氣分離器組成，空氣反應(yīng)器提升管的下端通過空氣反應(yīng)器過渡段與主反應(yīng)室相連，空氣 反應(yīng)器提升管的上端與貧氧空氣分離器相連；燃料反應(yīng)器流化床由二氧化碳分離器、燃料 反應(yīng)器提升管、返料槽、燃料反應(yīng)器過渡段、混合氣化反應(yīng)室及螺旋給料器組成，燃料反應(yīng) 器提升管的下端通過過渡段與混合氣化反應(yīng)室相連，燃料反應(yīng)器提升管的上端與二氧化碳 分離器的上端相連，二氧化碳分離器的下端通過返料槽與混合氣化反應(yīng)室相連；制氫反應(yīng) 器流化床由氫氣主反應(yīng)器、制氫反應(yīng)器過渡段、制氫反應(yīng)器提升管及氫氣分離器組成，制氫 反應(yīng)器提升管的下端通過制氫反應(yīng)器過渡段與氫氣主反應(yīng)器相連，制氫反應(yīng)器提升管的上 端與氫氣分離器相連?？諝夥磻?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)器流化床中的燃料反應(yīng)器提升管的下端相連，燃料反應(yīng)器流化床的下端經(jīng)第二溢 流槽與制氫反應(yīng)器流化床的下端相連，制氫反應(yīng)器流化床中的氫氣分離器的下端經(jīng)第三溢 流槽與空氣反應(yīng)器流化床的下端相連。在空氣反應(yīng)器循環(huán)流化床的下端設(shè)有鐵氧化物補充 口F。在燃料反應(yīng)器流化床的下端設(shè)有排渣口K。第一溢流槽、第二溢流槽、第三溢流槽及 返料槽的底端B、 D、 I及K通入水蒸氣作為松動風(fēng)。 若利用鐵氧化物制取氫氣，鐵氧化物必須被還原到較低價態(tài)(FeO或Fe)才能與水 蒸汽反應(yīng)，即制氫過程中必須涉及Fe304轉(zhuǎn)化為FeO或Fe的反應(yīng)，而如上文所述，F(xiàn)e304轉(zhuǎn)化 為FeO或Fe反應(yīng)過程為可逆反應(yīng)，其問題在于排放的氣體中摻雜有大量未反應(yīng)的CO和H2。 無法得到純凈的二氧化碳，并且未反應(yīng)的CO和H2的直接排放也是能源的極大浪費。
本方法則利用了 Fe203反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Fe304過程的不可逆性，使合成氣最終通過充滿 過量Fe203的反應(yīng)器，實現(xiàn)完全轉(zhuǎn)化。 在燃料反應(yīng)器流化床內(nèi)，混合氣化反應(yīng)室橫截面積遠大于燃料反應(yīng)器提升管橫截 面積，而床體橫截面積的變化，導(dǎo)致混合反應(yīng)室與燃料反應(yīng)器提升管的氣體流速發(fā)生變化， 使混合氣化反應(yīng)室呈現(xiàn)為鼓泡流化床狀態(tài)，而燃料反應(yīng)器提升管呈現(xiàn)為循環(huán)床狀態(tài)。 一方 面，溢流進燃料反應(yīng)器流化床中的Fe203，由于燃料反應(yīng)器提升管的夾帶作用，大部分進入燃 料反應(yīng)器提升管并在燃料反應(yīng)器提升管中實現(xiàn)流化，而混合反應(yīng)室中未完全反應(yīng)的燃料氣 在燃料反應(yīng)器提升管中與Fe203反應(yīng)轉(zhuǎn)化為二氧化碳水蒸氣混合氣，而該過程的不可逆性， 使燃料氣最終可以完全轉(zhuǎn)化為二氧化碳水蒸氣混合氣，冷凝后獲得純凈的二氧化碳。另一 方面，燃料反應(yīng)器提升管的循環(huán)床狀態(tài)，擾動強烈，更適合？6203轉(zhuǎn)化？6304的快速反應(yīng)過程， 而混合反應(yīng)室的鼓泡床狀態(tài)，氣速較慢更適合Fe304轉(zhuǎn)化為FeO或Fe的慢速反應(yīng)過程。
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，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99%以上。 (2)傳統(tǒng)煤氣化制氫是先將煤炭氣化得到以H2和C0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氣的分離丄02和H2的分離、H^和COS污染氣體的脫除工藝，減少
實現(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 3FeO+H20 — Fe304+H2+放熱 3Fe+4H20 — Fe304+4H2+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，同時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1為基于鐵或鐵氧化物制氫并分離C02的裝置圖；圖2為基于鐵或鐵氧化物 制氫并分離C02的潔凈發(fā)電系統(tǒng)圖。
具體實施方式

實施例1 —種基于鐵或鐵氧化物制氫并分離C02的方法，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，空氣反應(yīng)器流化床運行溫度可控制 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Fe2(V再使氣固兩相經(jīng)
6分離器分離；分離后的高溫貧氧空氣從分離器的上端H排出，并經(jīng)做功發(fā)電或余熱利用；分 離后的Fe203通過第一溢流槽進入燃料反應(yīng)器流化床；燃料反應(yīng)器流化床的運行溫度可控 制在80(TC 120(TC左右^6203在進入燃料反應(yīng)器流化床時首先被夾帶到燃料反應(yīng)器提升 管中，并在燃料反應(yīng)器提升管中與來自混合氣化反應(yīng)室的未反應(yīng)的合成氣反應(yīng)，并將合成 氣轉(zhuǎn)化為的二氧化碳水蒸氣混合氣，而Fe203則轉(zhuǎn)化為Fe304，將以上氣固兩相經(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二氧化碳分離器的上端排出，冷凝后獲得潔 凈的二氧化碳，而未反應(yīng)的Fe203以及生成的Fe304從二氧化碳分離器的下端排出，經(jīng)返料 槽進入混合氣化反應(yīng)室，固體燃料則通過螺旋給料器進入混合氣化反應(yīng)室，混合氣化反應(yīng) 室的下端A通入水蒸氣作為氣化介質(zhì)，由Fe203以及Fe304提供固體燃料與水蒸氣氣化的熱 量，氣化后的合成氣與Fe203及Fe304發(fā)生還原反應(yīng)，生成二氧化碳和水蒸氣并與未反應(yīng)的合 成氣上升至燃料反應(yīng)器提升管，而Fe203及Fe304則被還原為FeO或Fe，含有FeO和Fe的鐵 氧化物通過第二溢流槽溢流到制氫反應(yīng)器流化床，制氫反應(yīng)器溫度控制在650°C 950°C 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， FeO或Fe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，并經(jīng)余熱利用，凝結(jié)出水后得到純凈的氫氣，分離后的Fe304，經(jīng)過第 三溢流槽回到空氣反應(yīng)器流化床進一步氧化，實現(xiàn)循環(huán)使用。
實施例2 —種基于鐵或鐵氧化物制氫并分離C02的方法，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，空氣反應(yīng)器流化床運行溫度可控制 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FeA，再使其經(jīng)分離 器分離；分離后的高溫貧氧空氣從分離器的上端H排出，并經(jīng)做功發(fā)電或余熱利用；分離 后的Fe203過第一溢流槽進入燃料反應(yīng)器流化床；燃料反應(yīng)器流化床的運行溫度可控制在 800°C 120(TC左右；燃料反應(yīng)器循環(huán)流化床的下端A通入氣態(tài)燃料，F(xiàn)e^3在進入燃料反應(yīng) 器流化床時首先被夾帶到燃料反應(yīng)器提升管中，并在燃料反應(yīng)器提升管中與來自混合氣化 反應(yīng)室中未反應(yīng)的氣體燃料反應(yīng)，并將氣體燃料轉(zhuǎn)化為的二氧化碳水蒸氣混合氣，而Fe203 則轉(zhuǎn)化為？6304，將以上氣固兩相經(jīng)二氧化碳分離器分離，分離后的二氧化碳水蒸氣混合氣 從二氧化碳分離器的上端排出，冷凝后獲得潔凈的二氧化碳，而未反應(yīng)的？6203以及生成的 Fe304從二氧化碳分離器的下端排出，經(jīng)返料槽進入混合氣化反應(yīng)室，在混合氣化反應(yīng)室中， 其下端通入的氣體燃料與FeA及FeA發(fā)生還原反應(yīng)，生成二氧化碳和水蒸氣，二氧化碳和 水蒸氣與未反應(yīng)的氣體燃料上升至燃料反應(yīng)器提升管，而Fe203及Fe304則被還原為FeO或 Fe，含有FeO和Fe的鐵氧化物通過第二溢流槽溢流到制氫反應(yīng)器流化床，制氫反應(yīng)器溫度 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被氧化為Fe304，再使氣固兩相經(jīng)氫氣分離器分離，分離后的 潔凈氫氣水蒸氣混合氣從該分離器上端G排出，并經(jīng)余熱利用，凝結(jié)出水后得到純凈的氫 氣，分離后的Fe304，經(jīng)過第三溢流槽回到空氣反應(yīng)器流化床進一步氧化，實現(xiàn)循環(huán)使用。見 附圖l。 實施例3 —種用于實施權(quán)利要求1所述的基于鐵或鐵氧化物制氫并分離C02的裝置，由空 氣反應(yīng)器流化床5、第一溢流槽6、燃料反應(yīng)器流化床1、第二溢流槽2、制氫反應(yīng)器流化床3及第三溢流槽4組成，空氣反應(yīng)器流化床5由主反應(yīng)室5-l、空氣反應(yīng)器過渡段5-2、空氣反 應(yīng)器提升管5-3及貧氧空氣分離器5-4組成，空氣反應(yīng)器提升管5-3的下端通過空氣反應(yīng) 器過渡段5-2與主反應(yīng)室5-1相連，空氣反應(yīng)器提升管5-3的上端與貧氧空氣分離器5-4 相連；燃料反應(yīng)器流化床1由二氧化碳分離器l-l、燃料反應(yīng)器提升管l-2、返料槽l-3、燃 料反應(yīng)器過渡段l-4、混合氣化反應(yīng)室1-5及螺旋給料器1-6組成，燃料反應(yīng)器提升管1-2 的下端通過過渡段1-4與混合氣化反應(yīng)室1-4相連，燃料反應(yīng)器提升管1-2的上端與二氧 化碳分離器1-1的上端相連，二氧化碳分離器1-1的下端通過返料槽1-3與混合氣化反應(yīng) 室1-4相連；制氫反應(yīng)器流化床3由氫氣主反應(yīng)器3-4、制氫反應(yīng)器過渡段3-3、制氫反應(yīng)器 提升管3-2及氫氣分離器3-1組成，制氫反應(yīng)器提升管3-2的下端通過制氫反應(yīng)器過渡段 3-3與氫氣主反應(yīng)器3-4相連，制氫反應(yīng)器提升管3-2的上端與氫氣分離器3-1相連?？諝?反應(yīng)器流化床5中的貧氧空氣分離器5-4的下端，通過第一溢流槽6與燃料反應(yīng)器流化床1 中的燃料反應(yīng)器提升管1-2的下端相連，燃料反應(yīng)器流化床1的下端經(jīng)第二溢流槽2與制 氫反應(yīng)器流化床3的下端相連，制氫反應(yīng)器流化床3中的氫氣分離器3-1的下端經(jīng)第三溢 流槽4與空氣反應(yīng)器流化床5的下端相連。在空氣反應(yīng)器循環(huán)流化床5的下端設(shè)有鐵氧化 物補充口F。在燃料反應(yīng)器流化床3的下端設(shè)有排渣口K。第一溢流槽2、第二溢流槽4、第 三溢流槽6及返料槽1-3的底端B、 D、 I及K均通入水蒸氣作為松動風(fēng)。見附圖1。
實施例4 —種利用本發(fā)明實現(xiàn)基于鐵或鐵氧化物制氫并分離(A的方法，即用固體燃料或 氣體燃料進行潔凈發(fā)電，同時實現(xiàn)二氧化碳的分離。參照圖2，空氣經(jīng)過壓氣機10壓縮后， 變?yōu)楦邏嚎諝?，進入實施例1的空氣反應(yīng)器循環(huán)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)空氣反應(yīng)器載氧體分離器分離，高壓貧氧空氣進入透平13膨脹做功，帶 動發(fā)電機12發(fā)電，透平13排氣再進入余熱回收發(fā)電系統(tǒng)11產(chǎn)生電力或蒸汽。在燃料反應(yīng) 器流化床，與余熱回收發(fā)電系統(tǒng)8、11或14產(chǎn)生的蒸汽A與鐵氧化物反應(yīng)，生成高溫?zé)煔猓?高溫?zé)煔庖蠼?jīng)過二氧化碳分離器，煙氣經(jīng)過透平9膨脹做功，帶動發(fā)電機7發(fā)電，透平9 排氣再進入余熱回收發(fā)電系統(tǒng)8產(chǎn)生電力或蒸汽，余熱回收發(fā)電系統(tǒng)8尾氣經(jīng)過冷凝即為 純凈的二氧化碳。經(jīng)溢流槽進入制氫反應(yīng)器流化床的Fe和FeO與水蒸氣反應(yīng)，得到高溫氫 氣水蒸氣混合物，進入余熱回收發(fā)電系統(tǒng)14。由余熱回收發(fā)電系統(tǒng)9、12及14提供整個系 統(tǒng)所需的水蒸氣。見附圖2。
權(quán)利要求
一種基于鐵或鐵氧化物制氫并分離CO2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)分離器分離；分離后的空氣從貧氧空氣分離器的上端(H)排出，分離后的Fe2O3通過第一溢流槽(6)進入燃料反應(yīng)器流化床；Fe2O3在進入燃料反應(yīng)器流化床時首先被夾帶到燃料反應(yīng)器提升管中，并在燃料反應(yīng)器提升管中與來自混合氣化反應(yīng)室的未反應(yīng)的合成氣反應(yīng)，并將合成氣轉(zhuǎn)化為的二氧化碳水蒸氣混合氣，而Fe2O3則轉(zhuǎn)化為Fe3O4，將以上氣固兩相經(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二氧化碳分離器的上端(H)排出，冷凝后獲得潔凈的二氧化碳，而未反應(yīng)的Fe2O3以及生成的Fe3O4從二氧化碳分離器的下端排出，經(jīng)返料槽進入混合氣化反應(yīng)室，固體燃料則通過螺旋給料器進入混合氣化反應(yīng)室，混合氣化反應(yīng)室的下端(A)通入水蒸氣作為氣化介質(zhì)，由Fe2O3以及Fe3O4提供固體燃料與水蒸氣氣化的熱量，氣化后的合成氣與Fe2O3及Fe3O4發(fā)生還原反應(yīng)，生成二氧化碳和水蒸氣并與未反應(yīng)的合成氣上升至燃料反應(yīng)器提升管，而Fe2O3及Fe3O4則被還原為FeO或Fe，含有FeO和Fe的鐵氧化物通過第二溢流槽(2)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)，水蒸氣與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(F)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(4)回到空氣反應(yīng)器流化床進一步氧化，實現(xiàn)循環(huán)使用。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鐵或鐵氧化物制氫并分離C02的方法，其特征在于循環(huán) 利用的鐵及鐵氧化物為Fe、 FeO、 Fe304及Fe203。
3. —種用于實施權(quán)利要求1所述的基于鐵或鐵氧化物制氫并分離C02的方法的裝置， 由空氣反應(yīng)器流化床(5)、第一溢流槽(6)、燃料反應(yīng)器流化床(1)、第二溢流槽(2)、制氫反 應(yīng)器流化床(3)及第三溢流槽(4)組成，空氣反應(yīng)器流化床(5)由主反應(yīng)室(5-l)、空氣反 應(yīng)器過渡段(5-2)、空氣反應(yīng)器提升管(5-3)及貧氧空氣分離器(5-4)組成，空氣反應(yīng)器提 升管(5-3)的下端通過空氣反應(yīng)器過渡段(5-2)與主反應(yīng)室(5-1)相連，空氣反應(yīng)器提升 管(5-3)的上端與貧氧空氣分離器(5-4)相連；燃料反應(yīng)器流化床(1)由二氧化碳分離器 (l-l)、燃料反應(yīng)器提升管(l-2)、返料槽(l-3)、燃料反應(yīng)器過渡段(l-4)、混合氣化反應(yīng)室 (1-5)及螺旋給料器(1-6)組成，燃料反應(yīng)器提升管(1-2)的下端通過過渡段(1-4)與混 合氣化反應(yīng)室(1-4)相連，燃料反應(yīng)器提升管(1-2)的上端與二氧化碳分離器(1-1)的上 端相連，二氧化碳分離器(1-1)的下端通過返料槽(1-3)與混合氣化反應(yīng)室(1-4)相連；制 氫反應(yīng)器流化床(3)由氫氣主反應(yīng)器(3-4)、制氫反應(yīng)器過渡段(3-3)、制氫反應(yīng)器提升管 (3-2)及氫氣分離器(3-1)組成，制氫反應(yīng)器提升管(3-2)的下端通過制氫反應(yīng)器過渡段 (3-3)與氫氣主反應(yīng)器(3-4)相連，制氫反應(yīng)器提升管(3-2)的上端與氫氣分離器(3-1)相 連?？諝夥磻?yīng)器流化床(5)中的貧氧空氣分離器(5-4)的下端，通過第一溢流槽(6)與燃 料反應(yīng)器流化床(1)中的燃料反應(yīng)器提升管(1-2)的下端相連，燃料反應(yīng)器流化床(1)的 下端經(jīng)第二溢流槽(2)與制氫反應(yīng)器流化床(3)的下端相連，制氫反應(yīng)器流化床(3)中的 氫氣分離器(3-1)的下端經(jīng)第三溢流槽(4)與空氣反應(yīng)器流化床(5)的下端相連。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于在空氣反應(yīng)器循環(huán)流化床(5)的下端設(shè)有 鐵氧化物補充口 (F)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于在燃料反應(yīng)器流化床(3)的下端設(shè)有排渣口 (K)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于第一溢流槽(2)、第二溢流槽(4)、第三溢流 槽(6)及返料槽(1-3)的底端(B、D、I及K)通入水蒸氣作為松動風(fēng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于鐵或鐵氧化物制氫并分離CO2的方法及裝置，將鐵或鐵氧化物置于空氣反應(yīng)器流化床內(nèi)，其與通入的空氣中反應(yīng)后得到Fe2O3，經(jīng)分離器后分離后的空氣從分離器的上端排出，分離后的Fe2O3進入燃料反應(yīng)器流化床；固體燃料通過螺旋給料器進入燃料反應(yīng)器流化床，并與通入的水蒸氣發(fā)生氣化反應(yīng)，生成合成氣，同時Fe2O3與合成氣或燃料發(fā)生還原反應(yīng)，生成二氧化碳。而Fe2O3則被還原成FeO或Fe，并溢流到制氫反應(yīng)器；在制氫反應(yīng)器中FeO或Fe與水蒸氣反應(yīng)生成氫氣，同時FeO或Fe被氧化為Fe3O4，經(jīng)分離器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)器進一步氧化，實現(xiàn)循環(huán)使用。
文檔編號C01B3/10GK101746721SQ200910184428
公開日2010年6月23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, 王新, 薛志鵬 申請人:東南大學(xué)