專(zhuān)利名稱(chēng)：小型煤汽化制氫方法
小型煤汽化制氫方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及小型煤汽化制氫方法，更進(jìn)一步說(shuō)，是一種以無(wú)煙 煤為原料，可實(shí)現(xiàn)蒸汽自給的間歇式煤汽化制高純氫的方法。 [背景技術(shù)]
目前我國(guó)氫氣供應(yīng)能力為2000m3n/h 50000m3n/h規(guī)模的制氫 裝置，多采用天然氣轉(zhuǎn)化制氫等技術(shù)，而且在國(guó)內(nèi)已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。但 由于天然氣資源有限，在許多地區(qū)難以實(shí)現(xiàn)可靠的供應(yīng)，并且由于天 然氣價(jià)格較高，因此使得其氫氣成本也相對(duì)較高，約為1.5-2.0元 /m ru
本發(fā)明的目的是提供一種以更容易獲得的無(wú)煙煤為原料，且制 氫成本相對(duì)較低、投資較省的小型高效煤汽化制氫方法，以降低上述 行業(yè)的氫氣生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
本發(fā)明的制氫方法是 一種小型煤汽化制氫方法，其特征在于包 括如下步驟(l)制水煤氣用鼓風(fēng)機(jī)從煤氣化爐底吹風(fēng)，爐內(nèi)無(wú)煙煤 與鼓入的空氣燃燒使各煤層升溫蓄熱至能夠進(jìn)行汽化反應(yīng)的溫度以
上，燃燒生成的吹風(fēng)氣供熱回收裝置生產(chǎn)蒸汽；吹風(fēng)蓄熱結(jié)束后，通
入水蒸汽制水煤氣，所得水煤氣通過(guò)除塵、熱回收、洗滌降溫后進(jìn)入
氣柜儲(chǔ)存；(2)脫硫:由鼓風(fēng)機(jī)引導(dǎo)，水煤氣從氣柜經(jīng)過(guò)電捕除焦油后
進(jìn)入脫硫塔進(jìn)行濕法脫硫，將水煤氣中的H2S含量脫到200ppm以下； (3)變換脫硫后的水煤氣經(jīng)過(guò)壓縮后進(jìn)入變換反應(yīng)器分四段實(shí)施變
換反應(yīng)，得到C02與H2混合的變換氣；(4)脫碳變換氣經(jīng)過(guò)余熱回 收和冷卻后進(jìn)入真空變壓吸附裝置脫除C02放空，得到脫碳?xì)猓?5) 提純脫碳?xì)饨?jīng)過(guò)變壓吸附裝置提純氫氣，得到氫氣產(chǎn)品，產(chǎn)生的解
吸氣與所述吹風(fēng)氣一同供熱回收裝置生產(chǎn)蒸汽。
所述制水煤氣步驟中的吹風(fēng)蓄熱和蒸汽制氣是分階段間歇、交替
進(jìn)行，其次序?yàn)?1)吹風(fēng)蓄熱階段通過(guò)風(fēng)機(jī)入口閥和離心鼓風(fēng)機(jī)
將空氣升壓到25 50KPa左右，經(jīng)過(guò)空氣管路和吹風(fēng)空氣閥從爐底送 入煤氣化爐內(nèi)，將煤加熱到能夠進(jìn)行汽化反應(yīng)的溫度以上；(2)蒸汽 制氣階段分為上吹制氣、下吹制氣和二次上吹三個(gè)過(guò)程，上吹制氣 過(guò)程在吹風(fēng)蓄熱階段結(jié)束后，通過(guò)計(jì)算機(jī)程序控制使來(lái)自蒸汽汽包 的蒸汽由爐底進(jìn)入煤氣爐，生成的水煤氣從煤氣爐上部出來(lái)；下吹制 氣過(guò)程上吹制氣過(guò)程結(jié)束后，通過(guò)計(jì)算機(jī)程序控制轉(zhuǎn)入下吹制氣過(guò) 程，使來(lái)自蒸汽汽包的蒸汽從煤氣化爐的上部入爐，生成的水煤氣從 煤氣爐下部出來(lái)；二次上吹過(guò)程下吹制氣過(guò)程結(jié)束后，通過(guò)計(jì)算機(jī) 程序控制轉(zhuǎn)入二次上吹過(guò)程，再次從煤氣化爐底通入蒸汽，重復(fù)一次 上吹制氣過(guò)程；(3)循環(huán)蒸汽制氣階段結(jié)束，通過(guò)計(jì)算機(jī)程序控制
轉(zhuǎn)入吹風(fēng)蓄熱階段開(kāi)始新一輪循環(huán)，如此間歇、交替進(jìn)行，二次上吹
過(guò)程的時(shí)間占一個(gè)循環(huán)周期的3%左右。
所述制水煤氣步驟中的熱回收裝置包括燃燒爐、蒸汽過(guò)熱器和余 熱鍋爐，回收的吹風(fēng)氣、廢渣與變壓吸附裝置提純氫氣所產(chǎn)生的解吸
氣作為燃料送入燃燒爐燃燒生成高溫?zé)煔庀蛘羝^(guò)熱器和余熱鍋爐 供熱而生產(chǎn)蒸汽供應(yīng)整個(gè)煤汽化制氫裝置使用。
所述的脫硫步驟中使用的脫硫溶液為Na2C03溶液，脫硫后溶液
經(jīng)再生槽引入空氣氧化再生回用，同時(shí)分離出單質(zhì)硫磺。
所述變換步驟中的變換反應(yīng)所需的蒸汽主要通過(guò)直接向水煤氣
中補(bǔ)充軟水和利用變換反應(yīng)的反應(yīng)熱直接產(chǎn)生，如有不足則由熱回收
裝置生產(chǎn)的蒸汽補(bǔ)充。
所述提純步驟中的變壓吸附裝置的吸附劑采用抽真空再生或者
采用氫氣沖洗再生。
所述的無(wú)煙煤為無(wú)煙塊煤或由無(wú)煙煤粉制成的無(wú)煙型煤，采用自
動(dòng)加煤方式加煤。
所述水煤氣汽化爐采用夾套結(jié)構(gòu)，由蒸汽汽包向夾套內(nèi)通入熱 水，產(chǎn)生蒸汽返回蒸汽汽包。
本發(fā)明以無(wú)煙煤為原料，經(jīng)過(guò)間歇式煤汽化產(chǎn)水煤氣、吹風(fēng)氣和 水煤氣熱回收自產(chǎn)蒸汽、水煤氣濕法脫硫、煤氣壓縮、四段全低溫變
換、真空變壓吸附 (vacuum pressure swing adsorption,縮寫(xiě)為 VPSA)裝置脫碳、變壓吸附(pressure swing adsorption縮寫(xiě)為 PSA)裝置氫氣提純等過(guò)程，可生產(chǎn)出氫氣純度為99.9~99.9999。％ (V) 的產(chǎn)品氫氣；工藝流程簡(jiǎn)單、原料易得、原料消耗低、生產(chǎn)能耗低、 氫氣成本低、設(shè)備可成套供應(yīng)；與小型天然氣制氫工藝相比，氫氣成 本約降低30~50 % ，投資約省20% ;適用于氫氣用量為 2000 50000m3n/h的石化、冶金、食品加工、電子、有色金屬加工、
鋼鐵、精細(xì)化工等行業(yè)。 [


]
圖l為本發(fā)明的工藝流程框圖。
圖2為制水煤氣裝置示意圖。
圖3為熱回收裝置示意圖。
圖4為脫硫及脫硫液再生裝置示意圖。
圖5為變換、脫碳和提純裝置示意圖。 [具體實(shí)施方式
]
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
見(jiàn)圖1所示，本發(fā)明以無(wú)煙煤為原料制造氫氣，包括間隙式煤氣 化、吹風(fēng)氣回收、水煤氣除塵及熱回收裝置、脫硫及硫磺回收、水煤 氣壓縮和變換、VPSA脫碳、PSA氫氣提純等部分的工藝和相應(yīng)的設(shè) 備。本發(fā)明要點(diǎn)在于把各部分的工藝和設(shè)備組合成完整的工藝流程達(dá) 到用煤制氫的目的，就其中的局部和單個(gè)設(shè)備而言，原理和結(jié)構(gòu)是公 知的。
下面據(jù)圖2至圖5 ，對(duì)小型高效煤汽化制氫成套工藝設(shè)備及技術(shù) 的工藝流程描述如下 1)間歇式煤汽化部分
見(jiàn)圖2所示，間歇式煤汽化工藝是在計(jì)算機(jī)程序控制下通過(guò)周期 性轉(zhuǎn)換的開(kāi)關(guān)吹風(fēng)空氣閥2和3 (兩個(gè)閥門(mén)串聯(lián)，同時(shí)其中一個(gè)閥 自帶旁路放空的結(jié)構(gòu)，保證閥門(mén)關(guān)閉時(shí)此處不泄漏，避免爆炸事故)、 蒸汽總閥4、上吹蒸汽閥5、下吹蒸汽閥6、吹風(fēng)氣回收閥7、吹風(fēng)煙
囪閥8、上行煤氣閥9、下行煤氣閥10、煤氣放空閥11來(lái)實(shí)現(xiàn)工藝
過(guò)程切換，達(dá)到煤氣化的目的。其主要工藝過(guò)程分為吹風(fēng)蓄熱階段和 蒸汽制氣兩個(gè)階段。
A、 吹風(fēng)蓄熱階段
由于煤和水蒸汽之間發(fā)生的汽化反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以間歇式煤 汽化的第一過(guò)程是先將煤加熱到能夠進(jìn)行汽化反應(yīng)的溫度以上。
具體工藝過(guò)程是，由自動(dòng)加煤機(jī)103向煤氣化爐102加入無(wú)煙煤， 所謂無(wú)煙煤可以是無(wú)煙塊煤或由無(wú)煙煤粉制成的無(wú)煙型煤。通過(guò)風(fēng)機(jī) 入口閥1和離心鼓風(fēng)機(jī)101將空氣升壓到25 50KPa左右，經(jīng)過(guò)空氣 管路和吹風(fēng)空氣閥2、 3從爐底送入煤氣化爐內(nèi)?？諝饨?jīng)過(guò)爐篦的分 布作用自下而上穿過(guò)灰渣層進(jìn)入煤炭的氧化層，空氣中的氧與氧化層 中的碳元素迅速反應(yīng)生成C02 (C+02=C02)，同時(shí)放出大量的熱量將炭 層和氮?dú)饧訜岬絀OO(TC以上。氣體在向上流動(dòng)中又先后將熱量帶到 煤炭的氣化層、干餾層和干燥層將熱量傳給爐內(nèi)炭層后，溫度降到 300 40(TC左右離開(kāi)炭層。經(jīng)炭層出來(lái)的氣體稱(chēng)為吹風(fēng)氣，在爐內(nèi)上 部空間分離出大的塵粒后，從煤氣化爐102上部出口經(jīng)上行煤氣管道 進(jìn)入旋風(fēng)除塵器105，在離心力作用下分離出90%以上的粉塵后，經(jīng) 過(guò)吹風(fēng)氣回收閥7送熱回收裝置的燃燒爐201 (見(jiàn)圖3)與PSA解吸 氣一起進(jìn)行二次燃燒生產(chǎn)蒸汽。在熱回收裝置不運(yùn)行時(shí)，吹風(fēng)氣則通 過(guò)吹風(fēng)煙囪閥8送單爐煙囪108直接放空。
B、 蒸汽制氣階段
蒸汽制氣階段又分為上吹制氣、下吹制氣和二次上吹三個(gè)過(guò)程。
上吹制氣過(guò)程就是在吹風(fēng)蓄熱階段結(jié)束后，通過(guò)計(jì)算機(jī)程序控制
關(guān)掉吹風(fēng)空氣閥2、 3和吹風(fēng)氣回收閥7，同時(shí)打開(kāi)蒸汽總閥4、上吹 蒸汽閥5和上行煤氣閥9，使來(lái)自蒸汽汽包106的蒸汽由爐底進(jìn)入煤 氣化爐102,蒸汽通過(guò)爐篦和灰渣層進(jìn)入煤炭氣化層，同時(shí)蒸汽溫度 也上升到與炭層相同的溫度時(shí)，水蒸汽與熾熱的碳元素進(jìn)行水煤氣發(fā) 生反應(yīng)H20+C=CO+H2。生成的水煤氣從煤氣化爐102上部的上行煤 氣總管出來(lái)經(jīng)旋風(fēng)除塵器105除去粉塵后，經(jīng)上行煤氣閥9進(jìn)入熱管 式廢熱鍋爐107換熱副產(chǎn)部分蒸汽送至蒸汽汽包106。水煤氣溫度降 至150'C左右送洗氣塔109，在洗氣塔109與塔頂噴淋下來(lái)的冷卻水 逆流接觸，洗掉煤氣中的粉塵，同時(shí)溫度降到常溫后經(jīng)管道進(jìn)入氣柜 110儲(chǔ)存。
由于蒸汽與炭層的水煤氣反應(yīng)的進(jìn)行和氣流上升的移熱作用，下 部氣化層溫度逐漸下降，上部氣化層、干餾層和干燥層溫度不斷上升， 致使出爐水煤氣溫度也將大幅上升而帶出大量的熱量。為減少煤氣帶 出的熱量，切換轉(zhuǎn)入下吹制氣過(guò)程。下吹制氣過(guò)程就是讓蒸汽通過(guò)下 吹蒸汽閥6，從煤氣化爐102上部入爐，在氣化層生成的水煤氣從爐 下部出來(lái)，下行水煤氣經(jīng)下行煤氣除塵器104除去粉塵后經(jīng)下行煤氣 閥10進(jìn)入廢熱鍋爐107換熱副產(chǎn)部分蒸汽送至蒸汽汽包106，經(jīng)洗 氣塔109除塵降溫后進(jìn)入氣柜110。通過(guò)上行和下行兩個(gè)制氣過(guò)程， 氣化層溫度己降到70(TC左右，水煤氣反應(yīng)速率也大為降低，切換轉(zhuǎn) 入二次上吹過(guò)程。
二次上吹過(guò)程的作用是通過(guò)上吹蒸汽閥5從煤氣化爐102底再次
通入蒸汽，重復(fù)一次上吹制氣過(guò)程，同時(shí)將爐底的煤氣吹凈，以免在 工藝再次轉(zhuǎn)入吹風(fēng)階段時(shí)，空氣在爐底與水煤氣相遇產(chǎn)生爆炸。二次 上吹的時(shí)間很短，通常只有一個(gè)循環(huán)周期的3%左右。
上述煤氣化爐102設(shè)有夾套。蒸汽汽包106與煤氣化爐102的夾 套和廢熱鍋爐107分別有管道回路連接，供給熱水并回收煤氣化爐 102和廢熱鍋爐107中水煤氣的廢熱。
在氣柜110壓力過(guò)高或者需要制造惰性氣時(shí)，可打開(kāi)煤氣放空閥 ll放空一部分水煤氣，正常生產(chǎn)時(shí)為關(guān)閉狀態(tài)。
2)熱回收裝置部分
見(jiàn)圖3所示，熱回收裝置包括燃燒爐201、蒸汽過(guò)熱器201和余 熱鍋爐203 (其中蒸汽過(guò)熱器202與和余熱鍋爐203共用一個(gè)換熱器 殼體，分兩組換熱管)，其作用是回收三種熱量用于產(chǎn)蒸汽 一是高 溫吹風(fēng)氣( 3(XTC)的顯熱，二是高溫吹風(fēng)氣中約9。/。的可燃組分的 燃燒熱，三是PSA氫提純裝置的解吸氣，蒸汽是先在余熱鍋爐203換 熱管中產(chǎn)生后，進(jìn)上面的汽包，然后再通過(guò)蒸汽過(guò)熱器202過(guò)熱，成 為過(guò)熱蒸汽后再送至蒸汽汽包106，供造氣、脫硫和變換用。因此其 蒸汽產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水煤氣廢熱鍋爐107和煤氣化爐102夾套的蒸汽產(chǎn) 量，可實(shí)現(xiàn)煤制氫系統(tǒng)的蒸汽自給，大大降低氫氣成本(約降低10%)。
熱回收裝置燃燒掉吹風(fēng)氣中的部分可燃顆粒(碳粒)，可減少煙 塵排放、改善操作環(huán)境，同時(shí)還燃燒掉了 PSA氫提純工序的排放廢氣， 進(jìn)一步減少了環(huán)境污染，并且更加節(jié)能。
熱回收過(guò)程是來(lái)自煤氣化爐102的吹風(fēng)氣和PSA裝置提純氫
氣過(guò)程的解吸氣在燃燒爐201中與來(lái)自二次風(fēng)機(jī)206并經(jīng)過(guò)空氣預(yù)熱 器204預(yù)熱后的熱空氣混合后燃燒，生成96(TC左右高溫?zé)煔?，?jīng)過(guò) 蒸汽過(guò)熱器201與余熱鍋爐203產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)行初步換熱，使蒸汽過(guò) 熱，過(guò)熱后的蒸汽送制水煤氣、脫硫和變換過(guò)程使用，換熱后的高溫 煙氣則進(jìn)入余熱鍋爐203生產(chǎn)蒸汽，然后經(jīng)過(guò)空氣預(yù)熱器204對(duì)空氣 進(jìn)行預(yù)熱和軟水預(yù)熱器205預(yù)熱鍋爐給水后，將煙氣溫度降至12CTC 以下，最后通過(guò)引風(fēng)機(jī)207排入尾氣煙囪208放空。 3)水煤氣脫硫及硫磺回收部分
見(jiàn)圖4所示，來(lái)自氣柜110的水煤氣經(jīng)過(guò)電捕焦油器301除去焦 油后，再經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)302升壓后進(jìn)入冷卻塔393冷卻至30 35°C。然 后水煤氣進(jìn)入脫硫塔304下部，與來(lái)自貧液泵306的脫硫貧液逆流接 觸，水煤氣中的H2S被脫硫液中的堿吸收，主脫硫反應(yīng)式H2S+Na2CO:i =NaHS+NaHCO:i，脫除H2S后的水煤氣從脫硫塔304頂排出去煤氣壓 縮機(jī)401 (見(jiàn)圖5)。
吸收了 H2S的脫硫液從脫硫塔304底流出來(lái)，通過(guò)富液泵305將 其送入自吸式空氣噴射再生槽308，利用自動(dòng)吸入的空氣對(duì)脫硫液進(jìn) 行再生。空氣隨脫硫液從噴射器尾管308'出來(lái)，自下而上與脫硫液 再次逆流接觸，使溶液中的硫化物、硫氫化物氧化為單質(zhì)硫，主再生 反應(yīng)式NaHS+NaHC0:, + l/202=S+Na2C03+H20)，單質(zhì)硫被上行的空 氣帶到再生槽308上部液面形成硫泡沫，利用位差從再生槽308溢流 堰自動(dòng)流入泡沫槽309;而再生后的溶液則從再生槽308底部利用靜 壓差流入貧液槽307，貧液經(jīng)貧液泵306抽出再打入脫硫塔304循環(huán) 使用。
進(jìn)入泡沫槽309的硫泡沫經(jīng)泡沫泵310送入熔硫釜311，在其中 經(jīng)過(guò)蒸汽加熱使得硫熔化成液體硫后，再排出冷卻后得到硫磺產(chǎn)品， 而分離出硫磺后的脫硫液則返回到脫硫液中循環(huán)使用，以減少純堿和 催化劑的損失，并維持脫硫系統(tǒng)的水平衡。 4)壓縮、變換部分
見(jiàn)圖5所示，脫硫后的水煤氣進(jìn)入煤氣壓縮機(jī)401后，壓縮到 0. 6 2. 5MPa,G，然后進(jìn)入變換反應(yīng)。
所謂變換就是在變換反應(yīng)器內(nèi)氣固相催化劑作用下將CO和水蒸 汽反應(yīng)生成H2和C02的過(guò)程，得到變換氣，目的獲得更多的氫氣，其 反應(yīng)方程如下
C0+H20=C02+H2 AHo298 =-41.4KJ/mol
變換過(guò)程為自煤氣壓縮機(jī)401來(lái)的水煤氣經(jīng)一級(jí)過(guò)濾器511 過(guò)濾掉其中的微量油污、膠體后進(jìn)入飽和熱水塔510，與來(lái)自熱水循 環(huán)泵509的循環(huán)熱水逆流接觸，將熱水中的熱量轉(zhuǎn)化為水煤氣中的飽 和水蒸汽，然后經(jīng)過(guò)二級(jí)過(guò)濾器506除去夾帶的鹽類(lèi)膠體后，進(jìn)入熱 交換器504與經(jīng)二段變換后的變換氣換熱，溫度升至15(TC以上，再 經(jīng)過(guò)電加熱器503 (僅在開(kāi)工時(shí)使用，開(kāi)工后由于變換自身反應(yīng)產(chǎn)生 了熱量，高溫的變換氣通過(guò)換熱器504就足以將煤氣加熱到需要的反 應(yīng)溫度了，電加熱器503就不再工作了)后進(jìn)入一、二段變換反應(yīng)器 502的一段，在變換催化劑作用下將水煤氣中部分C0變換為C02和H2， 溫度升到25(TC左右，高溫一段變換氣再進(jìn)入水激冷器501，通過(guò)補(bǔ)
充軟水降低溫度，再補(bǔ)充部分蒸汽，然后進(jìn)入變換反應(yīng)器502的二段 繼續(xù)進(jìn)行變換反應(yīng)；二段的變換氣再進(jìn)入熱交換器504與低溫的水煤 氣換熱、降溫后進(jìn)入三、四段變換反應(yīng)器505中的第三段變換催化劑 床層繼續(xù)變換反應(yīng)，三段變換氣再進(jìn)入軟水加熱器507對(duì)飽和熱水塔 的軟水加熱，使本身溫度降低后再進(jìn)入變換反應(yīng)器505中的第四段變 換催化劑床層繼續(xù)變換反應(yīng)，出四段變換反應(yīng)器的最終變換氣經(jīng)過(guò)軟 水加熱器508、飽和熱水塔510、軟水加熱器512等一系列換熱器將 變換氣中的熱量傳給循環(huán)軟水后，變換氣溫度降至7(TC以下，然后進(jìn) 入水冷卻器513將溫度降至常溫(4(TC左右)，再經(jīng)過(guò)分液罐514分 離掉其中的液滴后，變換氣送后續(xù)VPSA脫碳部分。
5) VPSA脫碳部分
見(jiàn)圖5所示，經(jīng)過(guò)冷卻、分水后的變換氣，進(jìn)入真空變壓吸附 (VPSA)脫碳裝置601進(jìn)行脫碳，通過(guò)專(zhuān)用吸附劑(活性氧化鋁、硅 膠、活性碳等)的吸附作用除去其中的H20和C02雜質(zhì)，使氣體得以 凈化，吸附了雜質(zhì)的吸附床再進(jìn)行減壓、和抽真空過(guò)程使吸附劑得以 再生，然后再充壓吸附。上述過(guò)程在一套程序控制系統(tǒng)指揮下自動(dòng)地 周而復(fù)始地進(jìn)行的，脫除的CO,直接放空，得到脫碳?xì)馑蚉SA氫提純 部分。
6) PSA氫提純部分
見(jiàn)圖5所示，脫碳?xì)膺M(jìn)入變壓吸附(PSA)裝置701提純氫，通 過(guò)多種吸附劑(活性氧化鋁、硅膠、活性碳、分子篩等)的吸附作用 除去氫氣以外的所有雜質(zhì)，如CO、 N2、 C仏和剩余的C02等，使氫氣體
得以?xún)艋?，然后出裝置。吸附了雜質(zhì)的吸附床再進(jìn)行減壓和抽真空或 者氫氣沖洗過(guò)程使吸附劑得以完全再生，然后再進(jìn)行循環(huán)充壓、吸附， 所得解吸氣送熱回收裝置的燃燒爐201作燃料(見(jiàn)圖3)。通過(guò)周而
復(fù)始的"吸附一再生"循環(huán)，從而達(dá)到提純H2的目的，提純后的工業(yè) 氫氣純度大于99.9%。
權(quán)利要求
1. 一種小型煤汽化制氫方法，其特征在于包括如下步驟(1)制水煤氣用鼓風(fēng)機(jī)從煤氣化爐底吹風(fēng)，爐內(nèi)無(wú)煙煤與鼓入的空氣燃燒使各煤層升溫蓄熱至能夠進(jìn)行汽化反應(yīng)的溫度以上，燃燒生成的吹風(fēng)氣供熱回收裝置生產(chǎn)蒸汽；吹風(fēng)蓄熱結(jié)束后，通入水蒸汽制水煤氣，所得水煤氣通過(guò)除塵、熱回收、洗滌降溫后進(jìn)入氣柜儲(chǔ)存；(2)脫硫:由鼓風(fēng)機(jī)引導(dǎo)，水煤氣從氣柜經(jīng)過(guò)電捕除焦油后進(jìn)入脫硫塔進(jìn)行濕法脫硫，將水煤氣中的H2S含量脫到200ppm以下；(3)變換脫硫后的水煤氣經(jīng)過(guò)壓縮后進(jìn)入變換反應(yīng)器分四段實(shí)施變換反應(yīng)，得到CO2與H2混合的變換氣；(4)脫碳變換氣經(jīng)過(guò)余熱回收和冷卻后進(jìn)入真空變壓吸附裝置脫除CO2放空，得到脫碳?xì)猓?5)提純脫碳?xì)饨?jīng)過(guò)變壓吸附裝置提純氫氣，得到氫氣產(chǎn)品，產(chǎn)生的解吸氣與所述吹風(fēng)氣一同供熱回收裝置生產(chǎn)蒸汽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種小型煤汽化制氫方法，其特征在于 所述制水煤氣步驟中的吹風(fēng)蓄熱和蒸汽制氣是分階段間歇、交替進(jìn)行，其次序?yàn)?1)吹風(fēng)蓄熱階段通過(guò)風(fēng)機(jī)入口閥和離心鼓風(fēng)機(jī)將空氣升壓到25 50KPa左右，經(jīng)過(guò)空氣管路和吹風(fēng)空氣閥從爐底送入煤氣 化爐內(nèi)，將煤加熱到能夠進(jìn)行汽化反應(yīng)的溫度以上； (2) 蒸汽制氣階段分為上吹制氣、下吹制氣和二次上吹三 個(gè)過(guò)程，上吹制氣過(guò)程在吹風(fēng)蓄熱階段結(jié)束后，通過(guò)計(jì)算機(jī)程序控制 使來(lái)自蒸汽汽包的蒸汽由爐底進(jìn)入煤氣爐，生成的水煤氣從煤氣爐 上部出來(lái)；.下吹制氣過(guò)程上吹制氣過(guò)程結(jié)束后，通過(guò)計(jì)算機(jī)程序控制轉(zhuǎn) 入下吹制氣過(guò)程，使來(lái)自蒸汽汽包的蒸汽從煤氣化爐的上部入爐， 生成的水煤氣從煤氣爐下部出來(lái)；二次上吹過(guò)程下吹制氣過(guò)程結(jié)束后，通過(guò)計(jì)算機(jī)程序控制轉(zhuǎn) 入二次上吹過(guò)程，再次從煤氣化爐底通入蒸汽，重復(fù)一次上吹制氣 過(guò)程；(3) 循環(huán)蒸汽制氣階段結(jié)束，通過(guò)計(jì)算機(jī)程序控制轉(zhuǎn)入吹 風(fēng)蓄熱階段開(kāi)始新一輪循環(huán)，如此間歇、交替進(jìn)行，二次上吹過(guò)程 的時(shí)間占一個(gè)循環(huán)周期的3%左右。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種小型煤汽化制氫方法，其特征在于 所述制水煤氣步驟中的熱回收裝置包括燃燒爐、蒸汽過(guò)熱器和余熱 鍋爐，'回收的吹風(fēng)氣、廢渣與變壓吸附裝置提純氫氣所產(chǎn)生的解吸 氣作為燃料送入燃燒爐燃燒生成高溫?zé)煔庀蛘羝^(guò)熱器和余熱鍋 爐供熱而生產(chǎn)蒸汽供應(yīng)整個(gè)煤汽化制氫裝置使用。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種小型煤汽化制氫方法，其特征在于 所述的脫硫步驟中使用的脫硫溶液為Na2COr溶液，脫硫后溶液經(jīng) 再生槽引入空氣氧化再生回用，同時(shí)分離出單質(zhì)硫磺。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種小型煤汽化制氫方法，其特征在于 所述變換步驟中的變換反應(yīng)所需的蒸汽主要通過(guò)直接向水煤氣中 補(bǔ)充軟水和利用變換反應(yīng)的反應(yīng)熱直接產(chǎn)生，如有不足則由熱回收 裝置生產(chǎn)的蒸汽補(bǔ)充。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種小型煤汽化制氫方法，其特征在于 所述提純步驟中的變壓吸附裝置的吸附劑采用抽真空再生或者采 用氫氣沖洗再生。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種小型煤汽化制氫方法，其特征在于 所述的無(wú)煙煤為無(wú)煙塊煤或由無(wú)煙煤粉制成的無(wú)煙型煤，采用自動(dòng) 加煤方式加煤。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種小型煤汽化制氫方法，其特征在于 所述水煤氣汽化爐采用夾套結(jié)構(gòu)，由蒸汽汽包向夾套內(nèi)通入熱水， 產(chǎn)生蒸汽返回蒸汽汽包。
全文摘要
一種小型煤汽化制氫方法，包括如下步驟無(wú)煙煤燃燒通入水蒸汽制得水煤氣；水煤氣經(jīng)過(guò)電捕除焦油后濕法脫硫，使H₂S含量200ppm以下；變換水煤氣得到CO₂與H₂混合的變換氣；VPSA脫碳，除去變換氣中的H₂O和CO₂雜質(zhì)；PSA提純，除去氫氣以外的所有雜質(zhì)，得到氫氣產(chǎn)品。本發(fā)明與小型天然氣制氫工藝相比，流程簡(jiǎn)單，原料供應(yīng)容易，生產(chǎn)能耗低，氫氣成本約降低30～50％，投資約省20％，適用于氫氣用量為2000～50000m³n/h的石化、冶金、食品加工、電子、有色金屬加工、鋼鐵、精細(xì)化工等行業(yè)。
文檔編號(hào)C01B3/06GK101391746SQ20071004606
公開(kāi)日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2007年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月17日
發(fā)明者元 敖 申請(qǐng)人:上海標(biāo)氫氣體技術(shù)有限公司