本發(fā)明涉及煤炭清潔高效利用技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于低階煤熱解，水蒸汽熄焦，水煤氣制氫的組合方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)家能源戰(zhàn)略的調(diào)整，煤炭清潔高效利用被列為我國(guó)十三五規(guī)劃一百項(xiàng)重大項(xiàng)目的第八位。目前清潔高效利用煤炭資源主要有：將高揮發(fā)分低階煤低溫干餾熱解提質(zhì)，煤焦油加氫制燃料油，荒煤氣發(fā)電，合成燃料和制取高附加值的化工產(chǎn)品原料。其中煤焦油加氫制柴油，汽油等燃油產(chǎn)品需要大量純氫原料?，F(xiàn)有制氫方法主要有：電解水制氫，烴類制氧，天然氣制氧，甲醇制氫，煤炭氣化制氫等，這些方法因原料貴，能耗高，工藝設(shè)備投資大，運(yùn)行過(guò)程費(fèi)用多，純氫產(chǎn)品成本高。另外現(xiàn)在煤炭低溫干餾后的熾熱半焦主要用水熄降溫處理，然后再次烘干，嚴(yán)重浪費(fèi)水源和熱源，半焦產(chǎn)品受二次污染質(zhì)量差。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種基于低階煤熱解水蒸汽熄焦水煤氣制氫的組合方法。該方法充分利用低溫干餾半焦的高固定碳、特低硫、磷、氧、氮等雜質(zhì)的特點(diǎn)，同時(shí)有效利用熾熱半焦的余熱，把質(zhì)優(yōu)價(jià)廉、原料充足、外運(yùn)成本高的熱解固態(tài)產(chǎn)品就地轉(zhuǎn)化為附加值高的液態(tài)和氣態(tài)產(chǎn)品。
具體而言，本發(fā)明提供的基于低階煤熱解水蒸汽熄焦水煤氣制氫的組合方法包括以下步驟：
(1)將低溫干餾爐產(chǎn)生的半焦升溫至900～1100℃，所得高溫半焦緩慢下行；
(2)向上連續(xù)噴入150～250℃的水蒸汽，使其沿所述下行的高溫半焦的空隙向上穿行，并與所述高溫半焦進(jìn)行熱交換；
(3)經(jīng)所述熱交換升溫至427℃以上的水蒸汽與部分高溫半焦發(fā)生氣化反應(yīng)，生成主要成分為h2和co的水煤氣；
(4)將所述水煤氣收集、凈化，分離后得到h2和co；收集所述h2，進(jìn)一步將所述co在催化劑作用下與水蒸汽反應(yīng)生成h2并收集；將兩次收集所得h2合并后進(jìn)行純化，得純h2；
(5)另一部分未發(fā)生氣化反應(yīng)的高溫半焦在下行過(guò)程中與所述向上穿行的水蒸汽熱交換后降溫，進(jìn)一步冷卻后輸出。
本發(fā)明步驟(1)所述低溫干餾爐產(chǎn)生的半焦溫度為550～650℃。所述升溫具體為：通入富氧空氣，與部分半焦反應(yīng)后燃燒，燃燒所得熱量使其余半焦升溫至900℃～1100℃。
本發(fā)明步驟(4)所述水煤氣收集、凈化具體為：用集氣傘收集水煤氣，用橋管導(dǎo)出后送入旋風(fēng)除塵器除塵凈化，經(jīng)余熱回收換熱器降溫至200℃以下，再送入文氏洗滌塔進(jìn)一步降溫凈化，得粗水煤氣。
步驟(4)采用能讓h2分子通過(guò)而co分子不能通過(guò)的陶瓷膜或分子篩將h2與co分離，將分離所得的h2送入粗氫儲(chǔ)罐備用。
步驟(4)分離得到的co加熱后送入變換反應(yīng)器，在催化劑作用下與水蒸汽發(fā)生變換反應(yīng)生成含有h2和co2的混合氣，再采用能讓h2分子通過(guò)而co2分子不能通過(guò)的陶瓷膜或分子篩將h2與co2分離，將分離所得的h2送入粗氫儲(chǔ)罐備用。
所述co氣體送入變換反應(yīng)器前加熱至230～280℃，所述水蒸汽的溫度為170～230℃；二者在催化劑作用下進(jìn)行如下放熱反應(yīng)：co+h2o→h2+co2；所述反應(yīng)中，優(yōu)選水蒸汽過(guò)量。
所述粗氫儲(chǔ)罐內(nèi)存儲(chǔ)的h2經(jīng)冷干器脫水后送入變壓吸附系統(tǒng)提純，得到純度99.9％以上的純h2。
本發(fā)明步驟(5)所述進(jìn)一步冷卻具體為：先用冷卻水進(jìn)行噴淋冷卻，使所述半焦產(chǎn)品降溫至60℃以下，含水率為12～15％；再進(jìn)行緩沖冷卻，即可。
本發(fā)明為煤焦油加氫找到了最低成本的制氫工藝方法，充分利用了價(jià)廉質(zhì)優(yōu)的原料半焦；增溫后的高溫半焦連續(xù)部分氣化產(chǎn)生的水煤氣雜質(zhì)少，品質(zhì)高，有利于co的變換和h2的提純；熾熱半焦給水蒸氣換熱降溫熄焦，余熱利用充分，半焦無(wú)熄焦和烘干過(guò)程中的二次污染，保證了半焦產(chǎn)品的質(zhì)量。
本發(fā)明同時(shí)提供了一種基于低階煤熱解水蒸汽熄焦水煤氣制氫的系統(tǒng)。
具體而言，所述系統(tǒng)包括三段式水煤氣發(fā)生器，所述水煤氣發(fā)生器優(yōu)選為外鋼筒內(nèi)襯耐火材料的筒體結(jié)構(gòu)。所述水煤氣發(fā)生器包括通過(guò)半焦通道由上至下順次聯(lián)通的增溫倉(cāng)、水煤氣發(fā)生倉(cāng)以及半焦降溫倉(cāng)。
其中：
所述增溫倉(cāng)頂部的半焦入口與低溫干餾爐的半焦出口相連；所述增溫倉(cāng)內(nèi)設(shè)置布風(fēng)燃燒器和高溫?zé)煔馔ǖ溃?/p>
所述水煤氣發(fā)生倉(cāng)底部設(shè)置噴口向上的水蒸汽噴射器；所述水煤氣發(fā)生倉(cāng)底的上部設(shè)置水煤氣集氣傘，所述水煤氣集氣傘的出口依次與水煤氣導(dǎo)出橋管、旋風(fēng)除塵器、余熱回收換熱器、文氏洗滌塔以及h2-co分離器相連；所述h2-co分離器的co出口依次與變換反應(yīng)器和h2-co2分離器相連；所述h2-co分離器的h2出口和h2-co2分離器的h2出口匯合至粗氫儲(chǔ)罐，所述粗氫儲(chǔ)罐的h2出口依次與粗h2冷干器、變壓吸附psa系統(tǒng)以及純h2氣柜相連；
所述半焦降溫倉(cāng)內(nèi)設(shè)置熄焦噴淋冷卻倉(cāng)和螺旋出焦機(jī)；所述螺旋出焦機(jī)的出口依次與皮帶輸送機(jī)以及半焦產(chǎn)品庫(kù)相連。
本發(fā)明提供的方法可利用該系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)施。具體而言：
所述步驟(1)將低溫干餾爐產(chǎn)生的半焦通入所述水煤氣發(fā)生器頂端，進(jìn)入所述增溫倉(cāng)后升溫至900～1100℃，所得高溫半焦進(jìn)入所述水煤氣發(fā)生倉(cāng)，并緩慢下行。在該過(guò)程中，通過(guò)向增溫倉(cāng)中的布風(fēng)燃燒器吹入一定量的富氧空氣，使部分半焦燃燒，所產(chǎn)生的熱量將其余半焦增溫至900～1100℃，燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔饪赏ㄟ^(guò)高溫?zé)煔馔ǖ浪腿敫绅s爐作為干餾熱源氣。
所述步驟(2)從所述水煤氣發(fā)生倉(cāng)底端向上連續(xù)噴入150～250℃的水蒸汽。所述水蒸汽噴射器優(yōu)選采用耐高溫不銹鋼材質(zhì)制作。
所述步驟(3)中，增溫后的熾熱半焦連續(xù)緩慢下行，與連續(xù)上竄并升溫至427℃以上的水蒸汽在水煤氣發(fā)生倉(cāng)內(nèi)發(fā)生氣化反應(yīng)，產(chǎn)生以h2和co為主要組分的水煤氣。
所述步驟(4)通過(guò)位于所述水煤氣發(fā)生倉(cāng)上部(約600℃溫區(qū))的集氣傘收集水煤氣后，將水煤氣導(dǎo)出。所述集氣傘為耐火耐腐不銹鋼材質(zhì)。
所述步驟(5)中未發(fā)生氣化反應(yīng)的高溫半焦在下行過(guò)程中與向上穿行的150～250℃水蒸汽熱交換后降溫，下行至半焦降溫倉(cāng)后進(jìn)一步冷卻。
作為本發(fā)明的一種具體的實(shí)施方案，所述方法包括以下具體步驟：
a、將低溫干餾爐產(chǎn)生的600℃熾熱半焦送入水煤氣發(fā)生倉(cāng)并增溫至1000℃，因干餾爐連續(xù)產(chǎn)焦，水煤氣發(fā)生器底部連續(xù)出焦，增溫后的半焦床層同樣連續(xù)緩慢下行；
b、將廢熱鍋爐產(chǎn)生的200℃水蒸氣連續(xù)定量地從水煤氣發(fā)生器的底部向上噴射，沿下行的高溫半焦空隙向上穿行，與高溫半焦換熱升溫；
c、到達(dá)427℃以上的高溫時(shí)水蒸汽便與熾熱半焦發(fā)生氣化反應(yīng)，產(chǎn)生富含h2和co的水煤氣；將連續(xù)不斷生成的水煤氣用設(shè)置在水煤氣發(fā)生倉(cāng)上部600℃溫區(qū)位置的集氣陣傘收集并用橋管導(dǎo)出送入旋風(fēng)除塵器除塵凈化；再經(jīng)余熱回收換熱器降溫后送入文氏洗滌塔進(jìn)一步降溫凈化，得到粗水煤氣；
d、用陶瓷膜(或分子篩)制作的分離器將h2和co分離，h2送入粗氫儲(chǔ)罐備用；
e、將分離出來(lái)的co加熱至250℃和200℃的水蒸汽一同送入變換反應(yīng)器，在催化劑作用下發(fā)生變換反應(yīng)如下：co+h2o→h2+co2+(-41.4kg/mol)因變換反應(yīng)屬于放熱的可逆反應(yīng)過(guò)程。受化學(xué)平衡的制約，過(guò)量的水蒸汽和適當(dāng)?shù)偷臏囟?在滿足催化劑活性溫度前提下)將有利于盡可能多的co轉(zhuǎn)化成h2；
f、將粗h2冷干脫水后送入psa(變壓吸附)系統(tǒng)提純，生產(chǎn)99.9％的高純度h2產(chǎn)品；
g、未燃燒(或氣化)的半焦連續(xù)下行，并與空隙中向上竄的水蒸汽換熱降溫，到水煤氣發(fā)生倉(cāng)底部出焦口半焦溫度降至220℃以下；
h、降溫后的半焦進(jìn)入螺旋出焦機(jī)進(jìn)料口的噴淋冷卻倉(cāng)，用冷水進(jìn)一步降溫至60℃以下，噴水量以半焦產(chǎn)品含水率12～15％為宜，螺旋出焦機(jī)輸出的半焦經(jīng)冷卻緩沖降溫至40℃，再用皮帶系統(tǒng)送至半焦產(chǎn)品庫(kù)。
所述步驟a中，熾熱半焦增溫是通過(guò)設(shè)置在水煤氣發(fā)生倉(cāng)上部的布風(fēng)器向熾熱半焦中連續(xù)地，定量地吹入富氧空氣，燃燒部分半焦將其余半焦增溫至900～1100℃。
所述步驟b中，水蒸汽由余熱鍋爐生產(chǎn)，通過(guò)設(shè)置在水煤氣發(fā)生器下部的噴射器向高溫半焦中噴射，并沿下行的高溫半焦的空隙向上穿行，不斷與高溫半焦換熱升溫，當(dāng)水蒸汽到達(dá)427℃以上的溫區(qū)時(shí)，富含h2和co的水煤氣產(chǎn)生。
所述步驟c中，水煤氣由耐高溫不銹鋼制作的集氣陣傘在紅焦床層600℃的溫區(qū)位置收集，確保噴入的水蒸氣與熾熱紅焦充分反應(yīng)，獲取質(zhì)量最優(yōu)的水煤氣。高溫水煤氣經(jīng)旋風(fēng)除塵后由余熱鍋爐換熱器回收熱量降溫至200℃以下，再用文氏洗滌塔進(jìn)一步降溫凈化。
所述步驟d中，利用h2和co分子的粒徑差，選擇能讓h2分子通過(guò)而co分子不能通過(guò)的陶瓷膜(或分子篩)制作的分離器將其分離。
所述步驟e中，co氣體送入變換反應(yīng)器前應(yīng)加熱至250℃與同時(shí)送入的200℃水蒸汽在催化劑作用下進(jìn)行如下反應(yīng)；co+h2o→h2+co2→-41.4kg/mol反應(yīng)屬于放熱的可逆反應(yīng)過(guò)程。受化學(xué)平衡的制約，過(guò)量的水蒸汽和適當(dāng)?shù)偷臏囟?在滿足催化劑活性溫度前提下)將有利于盡可能多的co轉(zhuǎn)化成h2。
所述步驟f中，粗h2先進(jìn)入冷干器將其夾帶的水蒸汽冷凝脫除，冷干脫水后的粗h2用進(jìn)料泵送入psa系統(tǒng)的變壓吸附塔提純；本制氫方法采用兩組四床變壓吸附流程，一組工作，一組備用。
所述步驟g中，因干餾爐是連續(xù)產(chǎn)生熾熱半焦，進(jìn)入水煤氣發(fā)生倉(cāng)后只能部分燃燒(或氣化)，大部分半焦將不斷下行并與上竄的水蒸汽換熱降溫，半焦到達(dá)發(fā)生器底部出焦口時(shí)溫度降至220℃以下。
所述步驟h中，從水煤氣發(fā)生倉(cāng)底部出口排入噴淋冷卻倉(cāng)的半焦，用20～30℃的工藝凈化水噴淋冷卻至60℃以下，噴水量以半焦產(chǎn)品含水率12～15％為宜，由螺旋出焦機(jī)輸出再由皮帶輸機(jī)送至半焦產(chǎn)品庫(kù)，無(wú)需烘烤干燥。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：(i)本發(fā)明通過(guò)將低階煤干餾熱解產(chǎn)生的熾熱半焦增溫至1000℃用水蒸汽從高溫半焦床層穿過(guò)產(chǎn)生富含h2和co的水煤氣，為制氫提供優(yōu)質(zhì)充足的原料；(ii)本發(fā)明利用干餾爐連續(xù)出焦的特點(diǎn)，對(duì)進(jìn)入水煤氣發(fā)生器的半焦連續(xù)增溫并緩慢下行；水蒸汽同樣連續(xù)噴射在半焦床層中上竄，換熱升溫。高溫半焦只有部分與水蒸汽反應(yīng)，收集的水煤氣無(wú)燃燒廢氣，雜質(zhì)少，有利于co的變換和h2的提純；(iii)本發(fā)明利用水蒸汽與高溫半焦換熱和氣化反應(yīng)吸熱給其余半焦熄焦降溫，余熱利用充分；(iv)本發(fā)明用蒸汽熄焦，定量噴水降溫，保證半焦的質(zhì)量，又節(jié)水節(jié)能；(v)本發(fā)明所用熾熱半焦來(lái)源量大，熄焦和制氫系統(tǒng)優(yōu)化組合在一起，工藝流程簡(jiǎn)化，操作方便安全，生產(chǎn)潛力大，制氫成本低(純度99.9％的h2，0.30元/nm3)，有利于煤炭清潔高效利用的大中型企業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)，更有助于煤化產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明所述基于低階煤熱解水蒸汽熄焦水煤氣制氫的系統(tǒng)示意圖；
圖中：1、熾熱半焦增溫倉(cāng)；2、布風(fēng)器；3、高溫?zé)煔饩蹥馐遥?、水煤氣發(fā)生倉(cāng)；5、水蒸汽噴射器；6、水煤氣集氣傘；7、噴淋冷卻倉(cāng)；8、螺旋出焦機(jī)；9、半焦冷卻緩沖倉(cāng)；10、皮帶輸送機(jī)；11、除塵器；12、余熱回收器；13、文氏洗滌塔；14、h2-co氣分離器；15、加熱器；16、變換反應(yīng)器；17、h2-co2分離器；18、粗h2冷干器；19、co氣輸送泵；20、蒸汽鍋爐；21、給水泵；22、蒸汽倉(cāng)；23、蒸汽泵；24、水供給/回收/凈化車間；15、粗h2儲(chǔ)罐；26、進(jìn)料泵；27、psa(變壓吸附)系統(tǒng)；28、真空泵；29、氫氣產(chǎn)品柜；30、31、32均為沉渣槽。
具體實(shí)施方式
以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1
本實(shí)施例提供了一種基于低階煤熱解水蒸汽熄焦水煤氣制氫的組合方法，包括以下步驟：
(1)輸入低溫干餾爐產(chǎn)生的溫度為600℃的半焦，富氧空氣與部分半焦反應(yīng)后燃燒，燃燒所得熱量使其余半焦升溫至1000℃，所得高溫半焦緩慢下行；
(2)向上連續(xù)噴入200℃的水蒸汽，使其沿所述下行的高溫半焦的空隙向上穿行，并與所述高溫半焦進(jìn)行熱交換；
(3)經(jīng)所述熱交換升溫至427℃以上的水蒸汽與部分高溫半焦發(fā)生氣化反應(yīng)，生成主要成分為h2和co的水煤氣；
(4)用集氣傘收集水煤氣，用橋管導(dǎo)出后送入旋風(fēng)除塵器除塵凈化，經(jīng)余熱回收換熱器降溫至200℃以下，再送入文氏洗滌塔進(jìn)一步降溫凈化，得粗水煤氣；
采用能讓h2分子通過(guò)而co分子不能通過(guò)的陶瓷膜或分子篩處理所述粗水煤氣；將h2與co分離，將分離所得的h2送入粗氫儲(chǔ)罐備用；
分離得到的co加熱至250℃后送入變換反應(yīng)器，在催化劑作用下與200℃的水蒸汽發(fā)生變換反應(yīng)生成含有h2和co2的混合氣，再采用能讓h2分子通過(guò)而co2分子不能通過(guò)的陶瓷膜或分子篩將h2與co2分離，將分離所得的h2送入粗氫儲(chǔ)罐備用；
所述粗氫儲(chǔ)罐內(nèi)存儲(chǔ)的h2經(jīng)冷干器脫水后送入變壓吸附系統(tǒng)提純，得到純度99.9％的純h2；
(5)另一部分未發(fā)生氣化反應(yīng)的高溫半焦在下行過(guò)程中與所述向上穿行的水蒸汽熱交換后降溫至220℃左右，用冷卻水進(jìn)行噴淋冷卻，使所述半焦產(chǎn)品降溫至60℃以下、含水率為13％；再進(jìn)行緩沖冷卻后輸出。
實(shí)施例2
本實(shí)施例提供了一種基于低階煤熱解水蒸汽熄焦水煤氣制氫的系統(tǒng)；所述系統(tǒng)包括三段式水煤氣發(fā)生器，所述水煤氣發(fā)生器優(yōu)選為外鋼筒內(nèi)襯耐火材料的筒體結(jié)構(gòu)；所述水煤氣發(fā)生器包括通過(guò)半焦通道由上至下順次聯(lián)通的增溫倉(cāng)、水煤氣發(fā)生倉(cāng)以及半焦降溫倉(cāng)；
其中：
所述增溫倉(cāng)頂部的半焦入口與低溫干餾爐的半焦出口相連；所述增溫倉(cāng)內(nèi)設(shè)置布風(fēng)燃燒器和高溫?zé)煔馔ǖ溃?/p>
所述水煤氣發(fā)生倉(cāng)底部設(shè)置噴口向上的水蒸汽噴射器；所述水煤氣發(fā)生倉(cāng)的上部設(shè)置水煤氣集氣傘，所述水煤氣集氣傘的出口依次與水煤氣導(dǎo)出橋管、旋風(fēng)除塵器、余熱回收換熱器、文氏洗滌塔以及h2-co分離器相連；所述h2-co分離器的co出口依次與變換反應(yīng)器和h2-co2分離器相連；所述h2-co分離器的h2出口和h2-co2分離器的h2出口匯合至粗氫儲(chǔ)罐，所述粗氫儲(chǔ)罐的h2出口依次與粗h2冷干器、變壓吸附psa系統(tǒng)以及純h2氣柜相連；
所述半焦降溫倉(cāng)內(nèi)設(shè)置熄焦噴淋冷卻倉(cāng)和螺旋出焦機(jī)；所述螺旋出焦機(jī)的出口依次與皮帶輸送機(jī)以及半焦產(chǎn)品庫(kù)相連。
實(shí)施例3
本實(shí)施例提供了一種基于低階煤熱解水蒸汽熄焦水煤氣制氫的系統(tǒng)，如圖1所示。所述系統(tǒng)中：
熾熱半焦增溫倉(cāng)1的進(jìn)料口與干餾爐的出焦口相連，增溫倉(cāng)1的中部安裝布風(fēng)器2，增溫倉(cāng)1的上部設(shè)置煙氣室3通過(guò)橋管與熱解爐的干餾室相連；水煤氣發(fā)生倉(cāng)4的上口與熾熱半焦增溫倉(cāng)1的下口相連，水煤氣發(fā)生倉(cāng)4底部安裝水蒸汽噴射器5，水煤氣發(fā)生倉(cāng)4的上部安裝水煤氣集氣傘6；噴淋熄焦倉(cāng)7上口與水煤氣發(fā)生倉(cāng)4的下口相連，噴淋熄焦倉(cāng)7內(nèi)四周安裝冷水噴淋；螺旋出焦機(jī)8的進(jìn)料口與噴淋熄焦倉(cāng)7的下口相連，螺旋出焦機(jī)8的出料口與半焦冷卻緩沖倉(cāng)9的進(jìn)料口相連；冷卻緩沖倉(cāng)9出料口與皮帶輸送機(jī)10相連，皮帶輸送半焦至產(chǎn)品庫(kù)。水煤氣發(fā)生倉(cāng)4中的水煤氣集氣傘6通過(guò)橋管與除塵器11的進(jìn)氣口相連，除塵器11的出氣口通過(guò)管線與熱回收器12下部的進(jìn)氣口相連；熱回收器12內(nèi)均布循環(huán)水排管(或盤管)，其進(jìn)水口通過(guò)管線與給水泵21的出水口相連，其出水口通過(guò)管線與蒸氣鍋爐20的進(jìn)水口相連，熱回收器12上部的出氣口通過(guò)管線與文氏洗滌塔13的進(jìn)氣口相連，熱回收器12底部排污口通過(guò)插管與沉渣槽30相連；文氏洗滌塔13進(jìn)水口通過(guò)管線與給水泵21相連，文氏洗滌塔13上部排氣口通過(guò)氣管與h2-co氣體分離器14下部進(jìn)氣口相連，文氏洗滌塔13的底部排污口通過(guò)插管與沉淀槽31相連；h2-co氣分離器14頂部的h2出口通過(guò)氣管與粗h2儲(chǔ)罐25的進(jìn)氣口相連，分離器14中部的co出氣口通過(guò)氣管與加熱器15的進(jìn)氣口相連，分離器14底部排污口通過(guò)插管與沉淀槽32相連；加熱器15的出氣口通過(guò)氣管和加壓泵29與變換反應(yīng)器16的頂部進(jìn)氣口相連；變換反應(yīng)器16中部的蒸汽進(jìn)口通過(guò)氣管與h2-co2氣分離器19下部的進(jìn)氣口相連；h2-co2氣分離器17的h2出氣口通過(guò)氣管與粗h2儲(chǔ)罐25的進(jìn)氣口相連，h2-co2氣分離器14的co2出氣口接燃?xì)夤芫€，h2-co2氣分離器底部的排污口通過(guò)管線與水供給，回收凈化車間24連接；粗h2冷干器18進(jìn)氣口通過(guò)氣管與粗h2儲(chǔ)罐25的出氣口相連，粗h2冷干器18的h2出氣口通過(guò)管線及進(jìn)料泵26與psa(變壓吸附)系統(tǒng)27的進(jìn)氣口相連，粗h2冷干器18底部的排液口通過(guò)管線與水供給/回收/凈化車間24相連；psa(變壓吸附)系統(tǒng)27用兩組四床變壓吸附流程(一用一備)，psa(變壓吸附)系統(tǒng)27的h2出氣口通過(guò)管線與純h2產(chǎn)品柜進(jìn)氣口相連，psa(變壓吸附)系統(tǒng)27的解吸氣出口通過(guò)管線和真空泵28接入燃?xì)夤芫€。其中熾熱半焦還可采用電熱輻射加熱增溫。co-h2分離器和co2-h2分離器均由外筒體、過(guò)濾床、陶瓷膜濾、h2管組成。
實(shí)施例4
本實(shí)施例提供了利用實(shí)施例3提供的系統(tǒng)熱解水蒸汽熄焦水煤氣制氫的組合方法，具體為：
a、將低溫干餾爐產(chǎn)生的600℃熾熱半焦連續(xù)送入半焦增溫倉(cāng)1，并通過(guò)布風(fēng)器2連續(xù)定量向熾熱半焦床層中吹入富氧空氣，燃燒部分半焦將其余半焦增溫至900～1100℃，也可以用電加熱將半焦增溫至900～1100℃。燃燒半焦產(chǎn)生的煙氣集聚在增溫倉(cāng)1上部的煙氣室3內(nèi)，煙氣溫度800～900℃由煙道管送入干餾爐作熱源氣。
b、增溫后的高溫半焦連續(xù)下行進(jìn)入水煤氣發(fā)生倉(cāng)4，同時(shí)連續(xù)定量地從水煤氣發(fā)生倉(cāng)4底部噴入200℃的水蒸汽，水蒸汽在下行的高溫半焦空隙中向上穿行，換熱升溫，升溫至427℃以上開(kāi)始與熾熱紅焦發(fā)生氣化反應(yīng)(c+h2o(g)→h2+co)產(chǎn)生主組分為h2和co的水煤氣。
c、將連續(xù)不斷產(chǎn)生的水煤氣用設(shè)置在水煤氣發(fā)生倉(cāng)4上部600℃溫區(qū)位置的集氣傘6收集，由橋管導(dǎo)出送入除塵器11除塵凈化，再經(jīng)余熱回收換熱器12降溫至200℃以下送入文氏洗滌塔13進(jìn)一步降溫凈化，制得粗水煤氣。
d、粗水煤氣用陶瓷膜(或分子篩)分離器14將h2和co分離，進(jìn)入分離器14的粗水煤氣先經(jīng)過(guò)濾床除掉固，液雜質(zhì)，h2送入粗氫儲(chǔ)罐25備用。
e、分離出來(lái)的co經(jīng)加熱器15加熱至250℃送入變換反應(yīng)器16與同時(shí)進(jìn)入的200℃水蒸汽在催化劑作用下進(jìn)行變換反應(yīng)(co+h2o(g)→h2+co2—-41.4kg/mol)，反應(yīng)屬于放熱的可逆反應(yīng)過(guò)程。受化學(xué)平衡的制約，過(guò)量的水蒸氣和適當(dāng)?shù)偷臏囟?在滿足催化劑活性溫度前提下)將有利于盡可能多的co轉(zhuǎn)化成h2。再用陶瓷膜(或分子篩)分離器17將過(guò)濾除液除雜后的變換氣體中的h2和co2分離，h2同樣送入粗氫儲(chǔ)罐25備用。
f、粗h2經(jīng)冷干器18將其夾帶的蒸汽水冷凝脫除后由進(jìn)料泵26送入psa(變壓吸附)系統(tǒng)27提純，h2提純至99.9％送入h2產(chǎn)品柜29。由psa(變壓吸附)系統(tǒng)27產(chǎn)生的解吸氣體經(jīng)真空泵28排入燃?xì)夤芫€。
g、半焦在水煤氣發(fā)生倉(cāng)4內(nèi)繼續(xù)下行與上竄的水蒸汽換熱降溫，到達(dá)水煤器發(fā)生倉(cāng)4的底部半焦溫度降至220℃以下；
h、將降溫至220℃以下的半焦再送入噴淋冷卻倉(cāng)7噴入適量的常溫水(20～30℃)，使半焦的含水率為12～15％，溫度降至60℃以下用螺旋出焦機(jī)送入半焦冷卻緩沖倉(cāng)9，溫度降至40℃再用皮帶輸送機(jī)10送到半焦產(chǎn)品庫(kù)。
雖然，上文中已經(jīng)用一般性說(shuō)明、具體實(shí)施方式及試驗(yàn)，對(duì)本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對(duì)之作一些修改或改進(jìn)，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。