利用雙流化床同時(shí)制取氫氣和二氧化碳的裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種利用雙流化床同時(shí)制取氫氣和二氧化碳的裝置及方法，可解決氫氣純度不高容易引起爆炸，以及無(wú)法同時(shí)制取CO2的問(wèn)題。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于裝置通過(guò)反應(yīng)劑的再生使得設(shè)備能夠循環(huán)運(yùn)行，由此可大規(guī)模生產(chǎn)；反應(yīng)產(chǎn)生的熱在冷凝器內(nèi)傳遞給空氣，再經(jīng)熱空氣將熱量供給給余熱鍋爐，使整套設(shè)備比較節(jié)能。
【專利說(shuō)明】利用雙流化床同時(shí)制取氫氣和二氧化碳的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化學(xué)材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種利用雙流化床同時(shí)制取氫氣和二氧化碳的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，化石能源短缺，石油價(jià)格逐日上升，尋求可再生、高效、清潔替代能源的任務(wù)日趨緊迫。過(guò)去對(duì)化石能源粗放型的使用，造成了現(xiàn)在十分惡劣的環(huán)境污染，溫室效應(yīng)和酸雨等環(huán)境問(wèn)題的出現(xiàn)，導(dǎo)致了人類生態(tài)環(huán)境的惡化，并嚴(yán)重影響到社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和人類的健康生活，同時(shí)，化石能源的儲(chǔ)量越來(lái)越少。
[0003]氫氣作為清潔能源的首選，由于具有燃燒時(shí)不放出CO2等溫室氣體、燃燒熱值高、存儲(chǔ)運(yùn)輸方便等優(yōu)勢(shì)從眾多替代能源中脫穎而出，成為研究重點(diǎn)，在現(xiàn)代生產(chǎn)中的地位也變得越來(lái)越重要。在大自然中，氫的分布很廣泛。水就是氫的大倉(cāng)庫(kù)，其中含有11%的氫；泥土里約有1.5%的氫；石油、煤炭、天然氣、動(dòng)植物體內(nèi)等都含有氫。氫的主體是以化合物水的形式存在的，而地球表面約70%為水所覆蓋，儲(chǔ)水量很大，因此，可以說(shuō)氫是“取之不盡用之不竭”的能源，如果能用合適的方法從水中制取氫，那么氫也將是一種價(jià)格相當(dāng)便宜的能源。制取氫氣有很多種方法， 如甲烷裂解、水電解、光合法制氫以及發(fā)酵法制氫等；但上述方法存在制取的氫氣純度不高容易引起爆炸，且無(wú)法同時(shí)制取C02。
[0004]CO2在現(xiàn)代工業(yè)中的應(yīng)用非常廣泛，二氧化碳可注入飲料中，增加壓力，使飲料中帶有氣泡，增加飲用時(shí)的口感；固態(tài)的二氧化碳在常溫下會(huì)氣化，吸收大量的熱，可用在急速的食品冷凍、人造雨、舞臺(tái)的煙霧效果等；二氧化碳的重量比空氣重，不助燃，許多滅火器都通過(guò)產(chǎn)生二氧化碳，利用其特性滅火；一定范圍內(nèi)，二氧化碳的濃度越高，植物的光合作用也越強(qiáng)，二氧化碳是最好的氣肥。
[0005]目前制氫方法都存在制取的氫氣不純的問(wèn)題，工業(yè)上制氫和制二氧化碳都要分開(kāi)進(jìn)行，這使得操作比較繁瑣、制取的花費(fèi)較大。因此一種利用雙流化床同時(shí)制取氫氣和二氧化碳的裝置及方法具有很高的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種利用雙流化床同時(shí)制取氫氣和二氧化碳的裝置及方法，解決氫氣純度不高容易引起爆炸，以及無(wú)法同時(shí)制取CO2的問(wèn)題。
[0007]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種利用雙流化床同時(shí)制取氫氣和二氧化碳的裝置，其特征在于:包括第一流化床、第一布風(fēng)板、第一旋風(fēng)分離器、第二流化床、第二布風(fēng)板、第二旋風(fēng)分離器、返料機(jī)構(gòu)、煤氣瓶、冷凝器和余熱鍋爐；第二流化床頂部為第一旋風(fēng)分離器的氣體出口，底部為第一旋風(fēng)分離器的固體出口，冷凝器頂部分布冷凝器的氫氣進(jìn)口、冷凝器的二氧化碳進(jìn)口和冷凝器的空氣進(jìn)口，底部設(shè)有冷凝器的空氣出口，冷凝器的氫氣出口和二氧化碳出口位于冷凝器的側(cè)壁。
[0008]其中第一布風(fēng)板設(shè)置在第一流化床下部，第一流化床的出口與第一旋風(fēng)分離器連接,第一旋風(fēng)分離器的氣體出口與冷凝器的氫氣進(jìn)口連接，第一旋風(fēng)分離器的固體出口與第二流化床連接，第二流化床下部設(shè)有第二布風(fēng)板，第二流化床的煤氣進(jìn)口與煤氣瓶的煤氣出口連接，位于第二流化床側(cè)壁的物料出口與第二旋風(fēng)分離器連接，位于第二旋風(fēng)分離器底部的固體出口與返料機(jī)構(gòu)連接，返料機(jī)構(gòu)與第一流化床連接，且位于第一布風(fēng)板上方，位于第二旋風(fēng)分離器頂部的氣體出口與冷凝器的二氧化碳進(jìn)口連接，制備得到的氫氣和二氧化碳通過(guò)冷凝器的氫氣出口和二氧化碳出口排出，并存儲(chǔ)，余熱鍋爐一端為余熱鍋爐的空氣進(jìn)口，另一端設(shè)置余熱鍋爐的水蒸氣出口和余熱鍋爐的空氣出口，冷凝器的空氣進(jìn)口輸入冷空氣，冷凝器的空氣出口與余熱鍋爐的空氣進(jìn)口連接；余熱鍋爐的水蒸氣出口與第一流化床的水蒸氣進(jìn)口連接，余熱鍋爐的空氣出口用于將換熱后的空氣排出。
[0009]上述第一流化床是為反應(yīng)劑與水蒸氣發(fā)生反應(yīng)生成氫氣提供環(huán)境的裝置；第一布風(fēng)板和第二布風(fēng)板是用于支撐靜止的床料、使氣流均勻地分布在反應(yīng)器橫截面上，并提供足夠的壓力，使床料均勻流化的裝置；第一旋風(fēng)分離器是用于將第一流化床排出的氫氣水蒸氣混合氣與反應(yīng)后的反應(yīng)劑分離的裝置；第二流化床是為反應(yīng)后的反應(yīng)劑與煤氣反應(yīng)生成再生反應(yīng)劑和二氧化碳提供環(huán)境的裝置；第二旋風(fēng)分離器是用于將第二流化床排出的二氧化碳與再生反應(yīng)劑分離的裝置；返料機(jī)構(gòu)是用于將再生反應(yīng)劑送入第一流化床內(nèi)的裝置；煤氣瓶是為第二流化床內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)提供反應(yīng)物的裝置；冷凝器是利用和冷空氣換熱將第一旋風(fēng)分離器排出的氫氣與水蒸氣混合氣進(jìn)行冷凝分離的裝置；余熱鍋爐是用于為第一流化床提供水蒸氣的裝置。
[0010]一種利用雙流化床同時(shí)制取氫氣和二氧化碳的裝置制取氫氣和二氧化碳的方法，方法步驟如下:
[0011]步驟1、通過(guò)第一流化床的裝料口將反應(yīng)劑加入第一流化床內(nèi)，并排空整個(gè)裝置內(nèi)的氣體；
[0012]步驟2、將余熱鍋爐產(chǎn)生的水蒸氣從第一流化床的水蒸氣進(jìn)口通入到第一流化床內(nèi)，直至第一流化床達(dá)到反應(yīng)溫度，第一流化床內(nèi)反應(yīng)劑與水蒸氣發(fā)生反應(yīng)生成氫氣，反應(yīng)方程式為:
[0013]MexOy-JH2O (g) — MexOy+H2
[0014]步驟3、氫氣與水蒸氣組成的混合氣體和反應(yīng)后的反應(yīng)劑進(jìn)入第一旋風(fēng)分離器，氫氣與水蒸氣的混合氣體從第一旋風(fēng)分離器的氣體出口流出，通過(guò)冷凝器的氫氣進(jìn)口進(jìn)入冷凝器，反應(yīng)后的反應(yīng)劑從第一旋風(fēng)分離器的固體出口進(jìn)入第二流化床內(nèi)；
[0015]步驟4、氫氣與水蒸氣混合氣在冷凝器內(nèi)和從冷凝器的空氣進(jìn)口輸入的冷空氣進(jìn)行熱交換，水蒸氣換熱后變?yōu)樗?，從冷凝器的排水口排出，分離得到的純氫經(jīng)過(guò)冷凝器的氫氣出口流出，由存儲(chǔ)裝置進(jìn)行儲(chǔ)存；
[0016]步驟5、煤氣瓶?jī)?nèi)的煤氣由煤氣瓶的煤氣出口經(jīng)第二流化床的煤氣進(jìn)口進(jìn)入第二流化床，反應(yīng)后的反應(yīng)劑在第二流化床內(nèi)與煤氣發(fā)生反應(yīng)，生成二氧化碳，反應(yīng)方程式如下:
[0017]MesOy+H2 ^ Mes0y_1+H20
[0018]Mes0y+C0 ^ Mes0y_1+C02
[0019]步驟6、反應(yīng)生成的二氧化碳與再生反應(yīng)劑進(jìn)入第二旋風(fēng)分離器，二氧化碳從第二旋風(fēng)分離器的氣體出口流出，通過(guò)冷凝器的二氧化碳進(jìn)口進(jìn)入冷凝器，再生反應(yīng)劑從第二旋風(fēng)分離器的固體出口進(jìn)入返料機(jī)構(gòu)；
[0020]步驟7、二氧化碳在冷凝器內(nèi)和冷空氣進(jìn)行熱交換后從冷凝器的二氧化碳出口流出，由存儲(chǔ)裝置進(jìn)行儲(chǔ)存；
[0021]步驟8、在冷凝器內(nèi)換熱后的空氣由冷凝器的空氣出口流出，經(jīng)余熱鍋爐的空氣進(jìn)口進(jìn)入余熱鍋爐，余熱鍋爐產(chǎn)生的水蒸氣通過(guò)余熱鍋爐的水蒸氣出口經(jīng)第一流化床的水蒸氣進(jìn)口進(jìn)入第一流化床內(nèi)；
[0022]步驟9、返料機(jī)構(gòu)將再生反應(yīng)劑送入第一流化床內(nèi)，再生反應(yīng)劑在第一流化床內(nèi)和水蒸氣又重新開(kāi)始反應(yīng)，由此形成一個(gè)循環(huán)。
[0023]步驟2中反應(yīng)溫度為250~350°C。
[0024]上述步驟I所述的反應(yīng)劑為PbO2,步驟2中相應(yīng)的反應(yīng)后的反應(yīng)劑為Pb3O4。
[0025]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn):①本發(fā)明可以制得純的氫氣，并且在制氫的同時(shí)還能制取二氧化碳本發(fā)明提供的裝置通過(guò)反應(yīng)劑的再生使得設(shè)備能夠循環(huán)運(yùn)行，由此可大規(guī)模生產(chǎn)；④反應(yīng)產(chǎn)生的熱在冷凝器內(nèi)傳遞給空氣，再經(jīng)熱空氣將熱量供給給余熱鍋爐，使整套設(shè)備比較節(jié)能。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】 [0026]圖1是本發(fā)明的利用雙流化床同時(shí)制取氫氣和二氧化碳的裝置示意圖。
[0027]圖2是本發(fā)明的利用雙流化床同時(shí)制取氫氣和二氧化碳的裝置制取氫氣和二氧化碳的方法原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0029]如圖1所示，一種利用雙流化床同時(shí)制取氫氣和二氧化碳的裝置，包括第一流化床1、第一布風(fēng)板3、第一旋風(fēng)分離器7、第二流化床2、第二布風(fēng)板4、第二旋風(fēng)分離器6、返料機(jī)構(gòu)8、煤氣瓶5、冷凝器9和余熱鍋爐10。第二流化床2頂部為第一旋風(fēng)分離器7的氣體出口 12，底部為第一旋風(fēng)分離器7的固體出口 13，冷凝器9頂部分布冷凝器9的氫氣進(jìn)口 18、冷凝器9的二氧化碳進(jìn)口 20和冷凝器9的空氣進(jìn)口 22，底部設(shè)有冷凝器9的空氣出口 23，冷凝器9的氫氣出口 19和二氧化碳出口 21位于冷凝器9的側(cè)壁。
[0030]其中第一布風(fēng)板3設(shè)置在第一流化床I下部，第一流化床I的出口 27與第一旋風(fēng)分離器7連接，第一旋風(fēng)分離器7的氣體出口 12與冷凝器9的氫氣進(jìn)口 18連接，第一旋風(fēng)分離器7的固體出口 13與第二流化床2連接，第二流化床2下部設(shè)有第二布風(fēng)板4，第二流化床2的煤氣進(jìn)口 17與煤氣瓶5的煤氣出口 16連接，位于第二流化床2側(cè)壁的物料出口與第二旋風(fēng)分尚器6連接,位于第二旋風(fēng)分尚器6底部的固體出口 15與返料機(jī)構(gòu)8連接，返料機(jī)構(gòu)8與第一流化床I連接，且位于第一布風(fēng)板3上方，位于第二旋風(fēng)分離器6頂部的氣體出口 14與冷凝器9的二氧化碳進(jìn)口 20連接，制備得到的氫氣和二氧化碳通過(guò)冷凝器9的氫氣出口 19和二氧化碳出口 21排出，并存儲(chǔ)，余熱鍋爐10 —端為余熱鍋爐10的空氣進(jìn)口 24，另一端設(shè)置余熱鍋爐10的水蒸氣出口 25和余熱鍋爐10的空氣出口 26，冷凝器9的空氣進(jìn)口 22輸入冷空氣，冷凝器9的空氣出口 23與余熱鍋爐10的空氣進(jìn)口 24連接；余熱鍋爐10的水蒸氣出口 25與第一流化床I的水蒸氣進(jìn)口 11連接，余熱鍋爐10的空氣出口 26用于將換熱后的空氣排出。
[0031]所述第一流化床I是為反應(yīng)劑與水蒸氣發(fā)生反應(yīng)生成氫氣提供環(huán)境的裝置，第一布風(fēng)板3和第二布風(fēng)板4是用于支撐靜止的床料、使氣流均勻地分布在反應(yīng)器橫截面上，并提供足夠的壓力，使床料均勻流化的裝置，第一旋風(fēng)分離器7是用于將第一流化床I排出的氫氣水蒸氣混合氣與反應(yīng)后的反應(yīng)劑分離的裝置，第二流化床2是為反應(yīng)后的反應(yīng)劑與煤氣反應(yīng)生成再生反應(yīng)劑和二氧化碳提供環(huán)境的裝置，第二旋風(fēng)分離器6是用于將第二流化床2排出的二氧化碳與再生反應(yīng)劑分離的裝置，返料機(jī)構(gòu)8是用于將再生反應(yīng)劑送入第一流化床I內(nèi)的裝置，煤氣瓶5是為第二流化床2內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)提供反應(yīng)物的裝置，冷凝器9是利用和冷空氣換熱將第一旋風(fēng)分離器7排出的氫氣與水蒸氣混合氣進(jìn)行冷凝分離的裝置，余熱鍋爐10是用于為第一流化床I提供水蒸氣的裝置。
[0032]本發(fā)明的方法的核心技術(shù)是:反應(yīng)劑與水蒸氣在一定反應(yīng)溫度下發(fā)生氧化反應(yīng)生成氫氣；反應(yīng)后的反應(yīng)劑與煤氣在一定溫度下發(fā)生還原反應(yīng)生成再生反應(yīng)劑和二氧化碳。其反應(yīng)方程式可表述為:
[0033]氧化反應(yīng)IMexOr^H2Ofg) — MexOy+H2
[0034]還原反應(yīng):Mex0y+H2— MexOyJH2O
[0035]Mes0y+C0 — Mes0y_1+C02
[0036]其中MexCV1為反應(yīng)劑，MexOy為再生反應(yīng)劑。
[0037]結(jié)合圖2，一種利用雙流化床同時(shí)制取氫氣和二氧化碳的裝置制取氫氣和二氧化碳的方法，包括以下步 驟:
[0038]步驟1、通過(guò)第一流化床I的裝料口將反應(yīng)劑加入第一流化床內(nèi)1，并排空整個(gè)裝置內(nèi)的氣體；
[0039]其中步驟I所述的反應(yīng)劑為PbO2，相應(yīng)的反應(yīng)后的反應(yīng)劑為Pb3O4。
[0040]步驟2、將余熱鍋爐10產(chǎn)生的水蒸氣從第一流化床I的水蒸氣進(jìn)口 11通入到第一流化床I內(nèi)，直至第一流化床I達(dá)到反應(yīng)溫度，此時(shí)，整個(gè)裝置內(nèi)的空氣已全部排出，第一流化床I內(nèi)反應(yīng)劑與水蒸氣發(fā)生反應(yīng)生成氫氣，反應(yīng)方程式為:
[0041]MexOy-JH2O (g) — MexOy+H2
[0042]上述反應(yīng)溫度為250~350°C。
[0043]步驟3、氫氣與水蒸氣組成的混合氣體和反應(yīng)后的反應(yīng)劑進(jìn)入第一旋風(fēng)分離器7，氫氣與水蒸氣的混合氣體從第一旋風(fēng)分離器7的氣體出口 12流出，通過(guò)冷凝器9的氫氣進(jìn)口 18進(jìn)入冷凝器9，反應(yīng)后的反應(yīng)劑從第一旋風(fēng)分離器7的固體出口 13進(jìn)入第二流化床2內(nèi)；
[0044]步驟4、氫氣與水蒸氣混合氣在冷凝器9內(nèi)和從冷凝器9的空氣進(jìn)口 22輸入的冷空氣進(jìn)行熱交換，水蒸氣換熱后變?yōu)樗?，從冷凝?的排水口排出，分離得到的純氫經(jīng)過(guò)冷凝器9的氫氣出口 19流出，由存儲(chǔ)裝置進(jìn)行儲(chǔ)存；
[0045]步驟5、煤氣瓶5內(nèi)的煤氣由煤氣瓶5的煤氣出口 16經(jīng)第二流化床2的煤氣進(jìn)口17進(jìn)入第二流化床2，反應(yīng)后的反應(yīng)劑在第二流化床2內(nèi)與煤氣發(fā)生反應(yīng)，生成二氧化碳，反應(yīng)方程式如下:
[0046]MesOy+H2 —^ Mes0y_1+H20
[0047]Mes0y+C0 — Mes0y_1+C02[0048]步驟6、反應(yīng)生成的二氧化碳與再生反應(yīng)劑進(jìn)入第二旋風(fēng)分離器6，二氧化碳從第二旋風(fēng)分離器6的氣體出口 14流出，通過(guò)冷凝器9的二氧化碳進(jìn)口 20進(jìn)入冷凝器9，再生反應(yīng)劑從第二旋風(fēng)分離器6的固體出口 15進(jìn)入返料機(jī)構(gòu)8 ；
[0049]步驟7、二氧化碳在冷凝器9內(nèi)和冷空氣進(jìn)行熱交換后從冷凝器9的二氧化碳出口21流出，由存儲(chǔ)裝置進(jìn)行儲(chǔ)存；
[0050]步驟8、在冷凝器9內(nèi)換熱后的空氣由冷凝器9的空氣出口 23流出，經(jīng)余熱鍋爐10的空氣進(jìn)口 24進(jìn)入余熱鍋爐10，余熱鍋爐10產(chǎn)生的水蒸氣通過(guò)余熱鍋爐10的水蒸氣出口 25經(jīng)第一流化床I的水蒸氣進(jìn)口 11進(jìn)入第一流化床I內(nèi)；
[0051]步驟9、返料機(jī)構(gòu)8將再生反應(yīng)劑送入第一流化床I內(nèi)，再生反應(yīng)劑在第一流化床I內(nèi)和水蒸氣又重新開(kāi)始反應(yīng)，由此形成一個(gè)循環(huán)。
[0052]實(shí)施例
[0053]使用的反應(yīng)劑為PbO2，顆粒的粒徑為100μπι~200μπι，反應(yīng)劑的進(jìn)料量為500g，進(jìn)入第一流化床內(nèi)的水蒸 氣的流量為5L/min，第一流化床內(nèi)反應(yīng)溫度為250~350°C，操作壓力為0.1~0.2MPa，第二流化床內(nèi)反應(yīng)溫度為400~500°C，第二流化床內(nèi)煤氣的流量為5L/min。
【權(quán)利要求】
1.一種利用雙流化床同時(shí)制取氫氣和二氧化碳的裝置，其特征在于:包括第一流化床(I)、第一布風(fēng)板(3)、第一旋風(fēng)分離器(7)、第二流化床(2)、第二布風(fēng)板(4)、第二旋風(fēng)分離器(6)、返料機(jī)構(gòu)(8)、煤氣瓶(5)、冷凝器(9)和余熱鍋爐(10);第二流化床(2)頂部為第一旋風(fēng)分離器(X)的氣體出口(12)，底部為第一旋風(fēng)分離器(X)的固體出口(13),冷凝器(9)頂部分布冷凝器(9)的氫氣進(jìn)口(18)、冷凝器(9)的二氧化碳進(jìn)口(20)和冷凝器(9)的空氣進(jìn)口(22)，底部設(shè)有冷凝器(9)的空氣出口(23)，冷凝器(9)的氫氣出口(19)和二氧化碳出口(21)位于冷凝器(9)的側(cè)壁； 其中第一布風(fēng)板3設(shè)置在第一流化床(I)下部，第一流化床(I)的出口(27)與第一旋風(fēng)分離器(7)連接，第一旋風(fēng)分離器(7)的氣體出口(12)與冷凝器(9)的氫氣進(jìn)口(18)連接，第一旋風(fēng)分離器(7)的固體出口(13)與 第二流化床(2)連接，第二流化床(2)下部設(shè)有第二布風(fēng)板(4)，第二流化床(2)的煤氣進(jìn)口(17)與煤氣瓶(5)的煤氣出口(16)連接，位于第二流化床(2)側(cè)壁的物料出口與第二旋風(fēng)分離器(6)連接，位于第二旋風(fēng)分離器(6)底部的固體出口(15)與返料機(jī)構(gòu)(8)連接，返料機(jī)構(gòu)(8)與第一流化床(I)連接，且位于第一布風(fēng)板(3)上方,位于第二旋風(fēng)分離器(6)頂部的氣體出口(14)與冷凝器(9)的二氧化碳進(jìn)口(20)連接，制備得到的氫氣和二氧化碳通過(guò)冷凝器(9)的氫氣出口(19)和二氧化碳出口(21)排出，并存儲(chǔ)，余熱鍋爐(10) —端為余熱鍋爐(10)的空氣進(jìn)口(24)，另一端設(shè)置余熱鍋爐(10)的水蒸氣出口(25)和余熱鍋爐(10)的空氣出口(26)，冷凝器(9)的空氣進(jìn)口(22)輸入冷空氣，冷凝器(9)的空氣出口(23)與余熱鍋爐(10)的空氣進(jìn)口(24)連接；余熱鍋爐(10)的水蒸氣出口(25)與第一流化床(I)的水蒸氣進(jìn)口(11)連接，余熱鍋爐(10)的空氣出口(26)用于將換熱后的空氣排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用雙流化床同時(shí)制取氫氣和二氧化碳的裝置，其特征在于:上述第一流化床(I)是為反應(yīng)劑與水蒸氣發(fā)生反應(yīng)生成氫氣提供環(huán)境的裝置；第一布風(fēng)板(3)和第二布風(fēng)板(4)是用于支撐靜止的床料、使氣流均勻地分布在反應(yīng)器橫截面上，并提供足夠的壓力，使床料均勻流化的裝置；第一旋風(fēng)分離器(7)是用于將第一流化床(I)排出的氫氣水蒸氣混合氣與反應(yīng)后的反應(yīng)劑分離的裝置；第二流化床(2)是為反應(yīng)后的反應(yīng)劑與煤氣反應(yīng)生成再生反應(yīng)劑和二氧化碳提供環(huán)境的裝置；第二旋風(fēng)分離器(6)是用于將第二流化床(2)排出的二氧化碳與再生反應(yīng)劑分離的裝置；返料機(jī)構(gòu)(8)是用于將再生反應(yīng)劑送入第一流化床(I)內(nèi)的裝置；煤氣瓶(5)是為第二流化床(2)內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)提供反應(yīng)物的裝置；冷凝器(9)是利用和冷空氣換熱將第一旋風(fēng)分離器(7)排出的氫氣與水蒸氣混合氣進(jìn)行冷凝分離的裝置；余熱鍋爐(10)是用于為第一流化床(I)提供水蒸氣的裝置。
3.基于權(quán)利要求1所述的利用雙流化床同時(shí)制取氫氣和二氧化碳的裝置制取氫氣和二氧化碳的方法，其特征在于，方法步驟如下: 步驟1、通過(guò)第一流化床(I)的裝料口將反應(yīng)劑加入第一流化床內(nèi)(I)，并排空整個(gè)裝置內(nèi)的氣體； 步驟2、將余熱鍋爐(10)產(chǎn)生的水蒸氣從第一流化床(I)的水蒸氣進(jìn)口(11)通入到第一流化床(I)內(nèi)，直至第一流化床(I)達(dá)到反應(yīng)溫度，第一流化床(I)內(nèi)反應(yīng)劑與水蒸氣發(fā)生反應(yīng)生成氫氣，反應(yīng)方程式為:
MexOy-1+H2O (g) — MexOy+H2步驟3、氫氣與水蒸氣組成的混合氣體和反應(yīng)后的反應(yīng)劑進(jìn)入第一旋風(fēng)分離器(7)，氫氣與水蒸氣的混合氣體從第一旋風(fēng)分離器(7)的氣體出口(12)流出，通過(guò)冷凝器(9)的氫氣進(jìn)口(18)進(jìn)入冷凝器(9)，反應(yīng)后的反應(yīng)劑從第一旋風(fēng)分離器(7)的固體出口(13)進(jìn)入第二流化床(2)內(nèi)； 步驟4、氫氣與水蒸氣混合氣在冷凝器(9)內(nèi)和從冷凝器(9)的空氣進(jìn)口(22)輸入的冷空氣進(jìn)行熱交換，水蒸氣換熱后變?yōu)樗?，從冷凝?9)的排水口排出，分離得到的純氫經(jīng)過(guò)冷凝器(9)的氫氣出口(19)流出，由存儲(chǔ)裝置進(jìn)行儲(chǔ)存； 步驟5、煤氣瓶5內(nèi)的煤氣由煤氣瓶(5)的煤氣出口(16)經(jīng)第二流化床(2)的煤氣進(jìn)口(17)進(jìn)入第二流化床(2)，反應(yīng)后的反應(yīng)劑在第二流化床(2)內(nèi)與煤氣發(fā)生反應(yīng)，生成二氧化碳，反應(yīng)方程式如下:
MexOy+H2 — MexOy-AH2O
Mex0y+C0 — MexOy-ACO2 步驟6、反應(yīng)生成的二氧化碳與再生反應(yīng)劑進(jìn)入第二旋風(fēng)分離器(6)，二氧化碳從第二旋風(fēng)分離器(6)的氣體出口(14)流出，通過(guò)冷凝器(9)的二氧化碳進(jìn)口(20)進(jìn)入冷凝器(9)，再生反應(yīng)劑從第二旋風(fēng)分離器(6)的固體出口(15)進(jìn)入返料機(jī)構(gòu)(8)； 步驟7、二氧化碳在冷凝器(9)內(nèi)和冷空氣進(jìn)行熱交換后從冷凝器(9)的二氧化碳出口 (21)流出，由存儲(chǔ)裝置進(jìn)行儲(chǔ)存； 步驟8、在冷凝器(9)內(nèi)換熱后的空氣由冷凝器(9)的空氣出口(23)流出，經(jīng)余熱鍋爐(10)的空氣進(jìn)口(24)進(jìn)入余熱鍋爐(10)，余熱鍋爐(10)產(chǎn)生的水蒸氣通過(guò)余熱鍋爐(10)的水蒸氣出口(25)經(jīng)第一流化床(I)的水蒸氣進(jìn)口(11)進(jìn)入第一流化床(I)內(nèi)；步驟9、返料機(jī)構(gòu)(8)將再生反應(yīng)劑送入第一流化床(I)內(nèi)，再生反應(yīng)劑在第一流化床(I)內(nèi)和水蒸氣又重新開(kāi)始反應(yīng)，由此形成一個(gè)循環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用雙流化床同時(shí)制取氫氣和二氧化碳的裝置制取氫氣和二氧化碳的方法，其特征在于:步驟2中反應(yīng)溫度為250~350°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用雙流化床同時(shí)制取氫氣和二氧化碳的裝置制取氫氣和二氧化碳的方法，其特征在于:上述步驟I所述的反應(yīng)劑為PbO2，步驟2中相應(yīng)的反應(yīng)后的反應(yīng)劑為Pb3O4。
【文檔編號(hào)】C01B31/20GK104030240SQ201410259647
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月11日
【發(fā)明者】王文舉, 程明, 張彬 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)