專利名稱：利用生物質(zhì)制取高純度氫氣的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用生物質(zhì)制取高純度氫氣的工藝方法及裝置。包括生物質(zhì)氣化與分步式炭化耦合工藝、碳水熱化學(xué)反應(yīng)制氫工藝和變壓吸附工藝以及相應(yīng)的裝置系統(tǒng)。氫氣產(chǎn)品的純度在99. 99%以上。
背景技術(shù)：
氫氣是一種高品質(zhì)清潔能源，開發(fā)氫能對(duì)人類社會(huì)未來(lái)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。目前主要的制氫途徑有化石燃料制氫、水電解制氫、甲醇制氫、生物質(zhì)制氫等。其中，化石燃料(煤、石油、天然氣等)制氫占到市場(chǎng)上的90%以上。但是化石燃料本身是不可再生能源，且制氫過程能耗極大，是不可持續(xù)的制氫途徑。因此，必須要開發(fā)新的可持續(xù)的制氫途 徑。生物質(zhì)制氫，尤其是生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化方法制氫，是以生物質(zhì)這種可再生能源作為原料，基于熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)來(lái)制取氫氣，技術(shù)相對(duì)成熟，較為容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，是一種很有前景的可持續(xù)的制氫途徑，可以用來(lái)替代化石燃料制氫方法。當(dāng)前的生物質(zhì)熱化學(xué)制氫途徑主要包括生物質(zhì)氣化制氫、熱解產(chǎn)物催化重整制氫、超臨界水氣化制氫等方法，但是普遍存在著反應(yīng)過程復(fù)雜(無(wú)法對(duì)制氫過程進(jìn)行定量的反應(yīng)過程描述和分析)，富氫氣體產(chǎn)物中成分過多(除了 H2、CO、CO2, CH4外，還含有多種烷烴、烯烴、芳香烴等有機(jī)氣體成分)，氫氣含量較低(通常氫氣含量在309Γ60%之間)，后期提純困難和能耗過大等技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高效的生物質(zhì)制氫方法和裝置，解決當(dāng)前生物質(zhì)熱化學(xué)制氫方法中存在的技術(shù)問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案本發(fā)明利用生物質(zhì)制取高純度氫氣的制備方法，流程如下生物質(zhì)(a)分別由傳送帶輸送到下吸式固定床氣化爐的封閉式連續(xù)給料器和固定床炭化爐上封閉式連續(xù)給料器；冷空氣(h)經(jīng)過空氣預(yù)熱器加熱之后成為熱空氣(k)進(jìn)入到下吸式固定床氣化爐參與氣化反應(yīng)；氣化反應(yīng)生成的高溫氣化燃?xì)?b)經(jīng)過下吸式固定床氣化爐的旋風(fēng)分離器除塵之后在閥門的控制下進(jìn)入固定床炭化爐中為低溫慢速炭化反應(yīng)提供熱量，生成的灰(m)由封閉式連續(xù)出灰器排出；高溫氣化燃?xì)?b)進(jìn)入固定床炭化爐后，與爐內(nèi)的生物質(zhì)充分接觸并加熱生物質(zhì)；爐內(nèi)的生物質(zhì)在受熱的情況下發(fā)生低溫慢速炭化反應(yīng)；慢速低溫炭化過程中生成的低溫炭(η)進(jìn)入移動(dòng)床炭化爐；慢速低溫炭化過程中生成的可燃?xì)怏w和剩余的氣化燃?xì)鈉 一起經(jīng)過高溫防爆風(fēng)機(jī)加壓并分成三部分第一部分進(jìn)入燃?xì)饧訜崞髦腥紵橐苿?dòng)床炭化爐提供熱量；第二部分進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)中作為發(fā)電燃料，且產(chǎn)生的電能為整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)力設(shè)備提供能量；第三部分進(jìn)入水蒸氣發(fā)生器中燃燒并為生產(chǎn)過熱水蒸氣提供熱量；低溫炭(η)進(jìn)入移動(dòng)床炭化爐后，在爐內(nèi)以特定的速率前進(jìn)，并在燃?xì)饧訜崞鞯母邷丶訜嵯掳l(fā)生快速高溫炭化反應(yīng)，并生成具有高反應(yīng)活性的高溫炭(P);生成的高反應(yīng)活性高溫炭(P)進(jìn)入流化床碳水反應(yīng)爐；燃?xì)饧訜崞鳟a(chǎn)生的高溫?zé)煔?i)進(jìn)入空氣預(yù)熱器中，并加熱冷空氣(h)；高反應(yīng)活性高溫炭(P)進(jìn)入流化床碳水反應(yīng)爐后，在爐內(nèi)與水蒸氣發(fā)生器生產(chǎn)的過熱蒸汽進(jìn)行充分反應(yīng)并生成初級(jí)富氫氣體(d);初級(jí)富氫氣體(d)分別經(jīng)過流化床碳水反應(yīng)爐的旋風(fēng)分離器和冷凝器之后，經(jīng)由常溫防爆風(fēng)機(jī)加壓并進(jìn)入變壓吸附裝置進(jìn)行氫氣提純，并獲得最終的產(chǎn)品一純度大于99. 99%的高純氫(e)。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的利用生物質(zhì)制取高純度氫氣制備方法的裝置，包括生物質(zhì)固定床氣化裝置、生物質(zhì)固定床低溫慢速炭化裝置、移動(dòng)床快速高溫深度炭化裝置、碳水反應(yīng)流化床裝置、富氫氣體冷卻裝置、氫氣提純裝置、空氣預(yù)熱裝置、生物質(zhì)燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)等子系統(tǒng)及相應(yīng)的附屬裝置。由生物質(zhì)固定床氣化裝置、生物質(zhì)固定床低溫慢速炭化裝置、移動(dòng)床快速高溫深度炭化裝置、碳水反應(yīng)流化床裝置、富氫氣體冷卻裝置和氫氣提純裝置依次相連；利用空氣預(yù)熱裝置回收高溫?zé)煔獾挠酂岵⒓訜崂淇諝?、生物質(zhì)燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)為整個(gè)制氫系統(tǒng)中的動(dòng)力裝置提供電能。 如附圖所示所述的生物質(zhì)固定床氣化裝置中，下吸式固定床氣化爐的封閉式連續(xù)給料器(10)位于下吸式固定床氣化爐(I)的左側(cè)上部，封閉式連續(xù)出灰器(13)位于下吸式固定床氣化爐(I)的底部，下吸式固定床氣化爐(I)的左側(cè)中部連接有進(jìn)氣管道，右側(cè)下部連接有出氣管道，出氣管道的另一端連接下吸式固定床氣化爐的旋風(fēng)分離器(11)后，最后連接到固定床炭化爐(2)的左側(cè)下部位置。所述的生物質(zhì)固定床低溫慢速炭化裝置中，固定床炭化爐的封閉式連續(xù)給料器
(18)位于固定床炭化爐(2)的左側(cè)上部，固定床炭化爐(2)的左側(cè)下部位置連接上述生物質(zhì)固定床氣化裝置系統(tǒng)中出氣管道的末端，固定床炭化爐(2)的右側(cè)上部位置連接出氣管道，并連接高溫防爆風(fēng)機(jī)(12)，高溫防爆風(fēng)機(jī)(12)后的管道分成三個(gè)支管第一個(gè)支管連接到燃?xì)饧訜崞?9)，第二個(gè)支管連接到內(nèi)燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)(16)，第三個(gè)支管連接到水蒸氣發(fā)生器(7 )，固定床炭化爐(2 )的底部連接移動(dòng)床炭化爐(3 )。所述的移動(dòng)床快速高溫深度炭化裝置中，移動(dòng)床炭化爐(3)的起始端與固定床炭化爐(2)的底部相接，移動(dòng)床炭化爐(3)的末端與流化床碳水反應(yīng)爐(4)的左側(cè)上部位置相接，移動(dòng)床炭化爐(3)的外壁包裹燃?xì)饧訜崞?9)，移動(dòng)床炭化爐(3)的外壁設(shè)有泄氣閥
(14)，燃?xì)饧訜崞?9)的右側(cè)上部連接高溫防爆風(fēng)機(jī)(12)后的第一個(gè)支管，左側(cè)下部通過管道連接到空氣預(yù)熱器(8)。所述的碳水反應(yīng)流化床裝置中，流化床碳水反應(yīng)爐(4)的左側(cè)上部位置連接移動(dòng)床炭化爐(3)的末端，右側(cè)上部連接有出氣管道，出氣管道的另一端連接流化床碳水反應(yīng)爐的旋風(fēng)分離器(17)后，最后連接到冷凝器(5)，流化床碳水反應(yīng)爐(4)的底部通過管道與水蒸氣發(fā)生器(7)頂部相接，水蒸氣發(fā)生器(7)的右側(cè)上部連接有進(jìn)水管道，右側(cè)下部連接有出煙管道，左側(cè)下部與高溫防爆風(fēng)機(jī)(12)后的第三個(gè)支管相接，水蒸氣發(fā)生器(7)的出煙管道最終連接到空氣預(yù)熱器(8)。所述的富氫氣體冷卻裝置為冷凝器(5);冷凝器(5)的左側(cè)管道與流化床碳水反應(yīng)爐的旋風(fēng)分離器(17)后的管道相接，右側(cè)管道與常溫防爆風(fēng)機(jī)(15)連接后再連接到氫氣提純裝置(6)。所述的生物質(zhì)燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)是內(nèi)燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)(16)，此系統(tǒng)的燃?xì)膺M(jìn)氣管道與高溫防爆風(fēng)機(jī)(12)后的第二個(gè)支管相接。所述的空氣預(yù)熱器(8)連接兩個(gè)進(jìn)煙氣管道，一個(gè)進(jìn)空氣管道和一個(gè)出空氣管道；其中，兩個(gè)進(jìn)煙氣管道分別與燃?xì)饧訜崞?9)左側(cè)下部出煙管道和水蒸氣發(fā)生器(7)右側(cè)下部出煙管道相接，出空氣管道與下吸式固定床氣化爐(I)的左側(cè)中部進(jìn)氣管道相接，進(jìn)空氣管道直接與大氣相通。本發(fā)明的利用生物質(zhì)制取高純度氫氣的操作條件如下(I)氣化過程反應(yīng)條件氣化反應(yīng)裝置為下吸式固定床氣化爐(1)，生物質(zhì)原料(a)的進(jìn)料速率根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的大小確定。在一定的原料進(jìn)料速率下，通過閥門控制熱空氣(k)的流量，從而控制氣 化當(dāng)量ER值和氣化溫度。在本發(fā)明中，氣化過程的氣化當(dāng)量ER值為O. 2 O. 25，氣化溫度控制在70(T80(TC。(2)低溫慢速炭化反應(yīng)條件低溫慢速炭化裝置為固定床炭化爐(2)，生物質(zhì)原料(a)的進(jìn)料速率根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的大小確定；在一定的原料進(jìn)料速率下，通過閥門控制高溫氣化燃?xì)?b)的流量，從而控制升溫速率和炭化溫度。在本發(fā)明中，低溫慢速炭化過程的升溫速率5 10°C /min,炭化溫度35(T400°C。(3 )快速高溫炭化反應(yīng)條件快速高溫炭化裝置為移動(dòng)床炭化爐(3 )，固定床炭化爐(2 )生產(chǎn)的低溫炭(η )進(jìn)入移動(dòng)床炭化爐(3)后，在一定的推進(jìn)速度下，通過控制爐壁外燃?xì)饧訜崞?9)燃燒溫度，從而控制升溫速率和炭化溫度。在本發(fā)明中，快速高溫炭化過程的升溫速率10(T200°C /min,炭化溫度90(Tl000°C。(4)碳水反應(yīng)條件碳水反應(yīng)裝置為流化床碳水反應(yīng)爐(4)。移動(dòng)床炭化爐(3)生產(chǎn)的高反應(yīng)活性高溫炭(P )進(jìn)入流化床碳水反應(yīng)爐(4 )后，在爐內(nèi)與水蒸氣發(fā)生器(7 )生產(chǎn)的過熱蒸汽進(jìn)行充分反應(yīng)。在一定的進(jìn)炭速率下，通過控制水蒸氣發(fā)生器(7)的工作狀態(tài)來(lái)控制過熱蒸汽的流量和溫度，從而控制爐內(nèi)水蒸氣與碳的摩爾比。在本發(fā)明中，碳水反應(yīng)過程水蒸氣與碳的摩爾比(4 :1) (8 :1)，過熱蒸汽的溫度40(T60(TC。生成的初級(jí)富氫氣體氫氣含量達(dá)到85%以上，經(jīng)過氫氣提純裝置提純之后，氫氣含量彡99. 99%ο本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是將生物質(zhì)熱化學(xué)制氫過程分為生物質(zhì)氣化、生物質(zhì)分步式炭化(慢速低溫炭化和快速高溫炭化耦合)和碳水反應(yīng)三個(gè)步驟。生物質(zhì)氣化所生產(chǎn)的可燃?xì)怏w提供了整體生產(chǎn)線所需要的熱能、以及通過燃?xì)獍l(fā)電提供所有動(dòng)力設(shè)備所需的電能，使得生物質(zhì)能成為整個(gè)工藝中唯一的能量來(lái)源，保證了外部能源的零消耗。生物質(zhì)分步式炭化工藝解決了傳統(tǒng)炭化過程中存在的產(chǎn)率低和生物質(zhì)炭反應(yīng)活性低的缺點(diǎn)，通過耦合慢速低溫炭化反應(yīng)和快速高溫炭化反應(yīng)，在保證生物質(zhì)炭高產(chǎn)率的同時(shí)，極大地增加了生物質(zhì)炭的反應(yīng)活性，從而加速了碳水反應(yīng)，并降低碳水反應(yīng)過程的能耗。通過本發(fā)明的工藝，將制氫過程簡(jiǎn)化為生物質(zhì)分步炭化和最終的碳水置換反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了釋氫過程的分子反應(yīng)定量描述，有助于利用精確的化學(xué)反應(yīng)條件控制來(lái)實(shí)現(xiàn)釋氫效率的最大化。在本發(fā)明中，初級(jí)富氫氣體中的氫氣含量提高到85%以上，富氫氣體的組成只有H2、CO、CO2, CH4四種氣體成分，極大地簡(jiǎn)化了變壓吸附提純系統(tǒng)，降低了提純能耗，保證了高純度氫氣生產(chǎn)的高產(chǎn)率和低能耗。


附圖1 :生物質(zhì)制氫工藝及裝置系統(tǒng)圖；其中1-下吸式固定床氣化爐2.固定床炭化爐3.移動(dòng)床炭化爐 4.流化床碳水反應(yīng)爐5.冷凝器6.氫氣提純裝置
7.水蒸氣發(fā)生器8.空氣預(yù)熱器9.燃?xì)饧訜崞?br> 10.下吸式固定床氣化爐的封閉式連11.下吸式固定沐氣化爐的12.高溫防爆風(fēng)機(jī)續(xù)給料器旋風(fēng)分離器
13.封閉式連續(xù)出灰器14.泄氣閥15.常溫防爆風(fēng)機(jī)16.內(nèi)燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)17.流化床碳水反應(yīng)爐的旋 18.両定床炭化爐的封
權(quán)利要求
1.利用生物質(zhì)制取高純度氫氣的制備方法，其特征是流程如下生物質(zhì)(a)分別由傳送帶輸送到下吸式固定床氣化爐的封閉式連續(xù)給料器和固定床炭化爐上封閉式連續(xù)給料器；冷空氣(h)經(jīng)過空氣預(yù)熱器加熱之后成為熱空氣(k)進(jìn)入到下吸式固定床氣化爐參與氣化反應(yīng)；氣化反應(yīng)生成的高溫氣化燃?xì)?b)經(jīng)過旋風(fēng)分離器除塵之后在閥門的控制下進(jìn)入固定床炭化爐中為低溫慢速炭化反應(yīng)提供熱量，生成的灰(m)由封閉式連續(xù)出灰器排出；高溫氣化燃?xì)?b)進(jìn)入固定床炭化爐后，與爐內(nèi)的生物質(zhì)充分接觸并加熱生物質(zhì)；爐內(nèi)的生物質(zhì)在受熱的情況下發(fā)生低溫慢速炭化反應(yīng)；慢速低溫炭化過程中生成的低溫炭(η)進(jìn)入移動(dòng)床炭化爐；慢速低溫炭化過程中生成的可燃?xì)怏w和剩余的氣化燃?xì)鈉 一起經(jīng)過高溫防爆風(fēng)機(jī)加壓并分成三部分第一部分進(jìn)入燃?xì)饧訜崞髦腥紵橐苿?dòng)床炭化爐提供熱量；第二部分進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)中作為發(fā)電燃料，且產(chǎn)生的電能為整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)力設(shè)備提供能量；第三部分進(jìn)入水蒸氣發(fā)生器中燃燒并為生產(chǎn)過熱水蒸氣提供熱量；低溫炭(η)進(jìn)入移動(dòng)床炭化爐后，在爐內(nèi)以特定的速率前進(jìn)，并在燃?xì)饧訜崞鞯母邷丶訜嵯掳l(fā)生快速高溫炭化反應(yīng)，并生成具有高反應(yīng)活性的高溫炭(P);生成的高反應(yīng)活性高溫炭(P)進(jìn)入流化床碳水反應(yīng)爐；燃?xì)饧訜崞鳟a(chǎn)生的高溫?zé)煔?i)進(jìn)入空氣預(yù)熱器中，并加熱冷空氣(h)；高反應(yīng)活性高溫炭(P)進(jìn)入流化床碳水反應(yīng)爐后，在爐內(nèi)與水蒸氣發(fā)生器生產(chǎn)的過熱蒸汽進(jìn)行充分反應(yīng)并生成初級(jí)富氫氣體(d);初級(jí)富氫氣體(d)分別經(jīng)過旋風(fēng)分離器和冷凝器之后，經(jīng)由常溫防爆風(fēng)機(jī)加壓并進(jìn)入氫氣提純裝置進(jìn)行氫氣提純，并獲得最終的產(chǎn)品——純度大于99. 99%的高純氫(e)。
2.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1的利用生物質(zhì)制取高純度氫氣制備方法的裝置，其特征是由生物質(zhì)固定床氣化裝置、生物質(zhì)固定床低溫慢速炭化裝置、移動(dòng)床快速高溫深度炭化裝置、碳水反應(yīng)流化床裝置、富氫氣體冷卻裝置和氫氣提純裝置依次相連；利用空氣預(yù)熱裝置回收高溫?zé)煔獾挠酂岵⒓訜崂淇諝?，生物質(zhì)燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)為整個(gè)制氫系統(tǒng)中的動(dòng)力裝置提供電倉(cāng)泛。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征是所述的生物質(zhì)固定床氣化裝置中，封閉式連續(xù)給料器(10)位于下吸式固定床氣化爐(I)的左側(cè)上部，封閉式連續(xù)出灰器(13)位于下吸式固定床氣化爐(I)的底部，下吸式固定床氣化爐(I)的左側(cè)中部連接有進(jìn)氣管道，右側(cè)下部連接有出氣管道，出氣管道的另一端連接下吸式固定床氣化爐的旋風(fēng)分離器(11)后，最后連接到固定床炭化爐(2)的左側(cè)下部位置。
4.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征是所述的生物質(zhì)固定床低溫慢速炭化裝置中，封閉式連續(xù)給料器(18)位于固定床炭化爐(2)的左側(cè)上部，固定床炭化爐(2)的左側(cè)下部位置連接上述生物質(zhì)固定床氣化裝置系統(tǒng)中出氣管道的末端，固定床炭化爐(2)的右側(cè)上部位置連接出氣管道，并連接高溫防爆風(fēng)機(jī)(12)，高溫防爆風(fēng)機(jī)(12)后的管道分成三個(gè)支管第一個(gè)支管連接到燃?xì)饧訜崞?9)，第二個(gè)支管連接到內(nèi)燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)(16)，第三個(gè)支管連接到水蒸氣發(fā)生器(7 )，固定床炭化爐(2 )的底部連接移動(dòng)床炭化爐(3 )。
5.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征是所述的移動(dòng)床快速高溫深度炭化裝置中，移動(dòng)床炭化爐(3)的起始端與固定床炭化爐(2)的底部相接，移動(dòng)床炭化爐(3)的末端與流化床碳水反應(yīng)爐(4)的左側(cè)上部位置相接，移動(dòng)床炭化爐(3)的外壁包裹燃?xì)饧訜崞?9)，移動(dòng)床炭化爐(3)的外壁設(shè)有泄氣閥(14)，燃?xì)饧訜崞?9)的右側(cè)上部連接高溫防爆風(fēng)機(jī)(12)后的第一個(gè)支管，左側(cè)下部通過管道連接到空氣預(yù)熱器(8)。
6.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征是所述的碳水反應(yīng)流化床裝置中，流化床碳水反應(yīng)爐(4)的左側(cè)上部位置連接移動(dòng)床炭化爐(3)的末端，右側(cè)上部連接有出氣管道，出氣管道的另一端連接流化床碳水反應(yīng)爐的旋風(fēng)分離器(17)后，最后連接到冷凝器(5)，流化床碳水反應(yīng)爐(4)的底部通過管道與水蒸氣發(fā)生器(7)頂部相接，水蒸氣發(fā)生器(7)的右側(cè)上部連接有進(jìn)水管道，右側(cè)下部連接有出煙管道，左側(cè)下部與高溫防爆風(fēng)機(jī)(12)后的第三個(gè)支管相接，水蒸氣發(fā)生器(7)的出煙管道最終連接到空氣預(yù)熱器(8)。
7.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征是所述的富氫氣體冷卻裝置為冷凝器(5);冷凝器(5)的左側(cè)管道與流化床碳水反應(yīng)爐的旋風(fēng)分離器(17)后的管道相接，右側(cè)管道與常溫防爆風(fēng)機(jī)(15)連接后再連接到氫氣提純裝置(6)。
8.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征是所述的生物質(zhì)燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)是內(nèi)燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)(16)，此系統(tǒng)的燃?xì)膺M(jìn)氣管道與高溫防爆風(fēng)機(jī)(12)后的第二個(gè)支管相接。
9.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征是所述的空氣預(yù)熱器(8)連接兩個(gè)進(jìn)煙氣管道，一個(gè)進(jìn)空氣管道和一個(gè)出空氣管道；其中，兩個(gè)進(jìn)煙氣管道分別與燃?xì)饧訜崞?9)左側(cè)下部出煙管道和水蒸汽發(fā)生器(7)右側(cè)下部出煙管道相接，出空氣管道與下吸式固定床氣化爐(I)的左側(cè)中部進(jìn)氣管道相接，進(jìn)空氣管道直接與大氣相通。
10.如權(quán)利要求1的利用生物質(zhì)制取高純度氫氣的方法，其特征是操作條件如下(1)氣化過程反應(yīng)條件下吸式固定床氣化爐氣化過程的氣化當(dāng)量ER值為O. 2^0. 25，氣化溫度控制在700 800。。。(2)低溫慢速炭化反應(yīng)條件低溫慢速炭化裝置的低溫慢速炭化過程的升溫速率5 10°C /min,炭化溫度350 400。。。(3)快速高溫炭化反應(yīng)條件快速高溫炭化裝置為移動(dòng)床炭化爐的快速高溫炭化過程的升溫速率10(T200°C /min,炭化溫度90(Tl00(TC。(4)碳水反應(yīng)條件碳水反應(yīng)過程中水蒸氣與碳的摩爾比為(4:1) (8:1)，過熱蒸汽的溫度400飛001。
全文摘要
本發(fā)明利用生物質(zhì)制取高純度氫氣的方法及裝置。將生物質(zhì)熱化學(xué)制氫過程分為生物質(zhì)氣化、生物質(zhì)分步式炭化和碳水反應(yīng)三個(gè)步驟。生物質(zhì)氣化所生產(chǎn)的可燃?xì)怏w提供整體生產(chǎn)線所需要的熱能、通過燃?xì)獍l(fā)電提供所有動(dòng)力設(shè)備所需的電能，使得生物質(zhì)能成為整個(gè)工藝中唯一的能量來(lái)源，保證了外部能源的零消耗。生物質(zhì)分步式炭化工藝解決了傳統(tǒng)炭化過程中存在的產(chǎn)率低和生物質(zhì)炭反應(yīng)活性低的缺點(diǎn)，通過耦合慢速低溫炭化反應(yīng)和快速高溫炭化反應(yīng)，在保證生物質(zhì)炭高產(chǎn)率的同時(shí)，極大地增加了生物質(zhì)炭的反應(yīng)活性，從而加速了碳水反應(yīng)，并降低碳水反應(yīng)過程的能耗。生成的初級(jí)富氫氣體氫氣含量達(dá)到85%以上，經(jīng)過氫氣提純裝置提純之后，氫氣含量≥99.99%。
文檔編號(hào)C01B3/02GK103011072SQ201210547709
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月16日
發(fā)明者張衛(wèi)江, 楊肖, 徐姣 申請(qǐng)人:天津大學(xué)