[发明专利]气体燃料载氧制氢和二氧化碳分离方法及装置

权利要求书

1.一种气体燃料载氧制氢和二氧化碳分离方法，其特征在于该方法按如下步骤进行：

1)将作为载氧体的铁/氧化亚铁置于循环流化床内，从循环流化床的下部通入流化水蒸汽，铁/氧化亚铁与水蒸汽反应后产生氢气和固相产物氧化铁/四氧化三铁；

2)氢气和固相产物氧化铁/四氧化三铁经氢气分离器分离，分离后的气体经过冷却凝结出水，得到氢气；氧化铁/四氧化三铁经返料腿进入鼓泡流化床内；

3)从鼓泡流化床的下部通入具有还原性的气体燃料，气体燃料与氧化铁/四氧化三铁反应后，生成固相产物为铁/氧化亚铁，并产生二氧化碳气体，经二氧化碳分离器分离得到二氧化碳，分离后的固相产物为铁/氧化亚铁从二氧化碳分离器的底部经返料腿进入鼓泡流化床；

4)在鼓泡流化床内反应后生成的铁/氧化亚铁经收缩型料腿进入移动床，流化水蒸汽自移动床的下部进入，将铁/氧化亚铁从移动床的上部送入循环流化床。

2.根据权利要求1所述的一种气体燃料载氧制氢和二氧化碳分离方法，其特征在于：整个系统工作压力在常压到80bar范围内；循环流化床的运行温度控制在600℃～1200℃，剩余热量通过铺设受热面予以控制；鼓泡流化床的运行温度维持在500℃～1000℃；移动床的运行温度维持在600℃～1000℃。

3.按照权利要求1所述的一种气体燃料载氧制氢和二氧化碳分离方法，其特征在于：经氢气分离器分离后的固相产物经喇叭型料腿的小端口进入料腿，从喇叭型料腿的大端口进入鼓泡流化床内。

4.按照权利要求1～3任一权利要求所述的一种气体燃料载氧制氢和二氧化碳分离方法，其特征在于：所述的气体燃料为包含甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、一氧化碳、氢气中任意一种或多种的可燃性还原气体。

5.根据权利要求1所述的一种气体燃料载氧制氢和二氧化碳分离方法，其特征在于：步骤3)中当气体燃料的量不足流化床层时，将二氧化碳分离器分离出的二氧化碳部分或全部循环回送到气体燃料的进口C作为鼓泡床的流化气体。

6.按照权利要求5所述的一种气体燃料载氧制氢和二氧化碳分离方法，其特征在于：当分离出来的二氧化碳全部循环都不足以流化床层时，将利用外界的二氧化碳或水蒸汽或水蒸汽与二氧化碳的混合物通过气体燃料的进口C进入鼓泡床，作为鼓泡床的流化气体。

7.一种实施如权利要求1所述方法的气体燃料载氧制氢和二氧化碳分离装置，其特征在于：该装置包括循环流化床(1)，移动床(2)，鼓泡流化床(4)，氢气分离器(7)，二氧化碳分离器(6)，所述的氢气分离器(7)设置在循环流化床上部的出口处，该氢气分离器的底部通过返料腿(5)与鼓泡流化床(4)的下部连接；所述的二氧化碳分离器(6)设置在鼓泡流化床(4)上部的出口处，该分离器的底部与返料腿连接；所述的鼓泡流化床的中下部通过收缩型料腿(3)与移动床连通，该收缩型料腿的小端口与移动床的下部相通，移动床的上部与循环流化床的中下部相通，在循环流化床(1)的下端设有流化水蒸汽进口A，在移动床的下端设有流化水蒸汽进口B，在鼓泡流化床的下端设有气体燃料的进口C。

8.根据权利要求7所述的气体燃料载氧制氢和二氧化碳分离装置，其特征在于：循环流化床(1)与移动床(2)之间设有隔板(12)，该隔板的上端设有能使循环流化床的床层与移动床的床层互通的孔(121)，形成循环流化床的床层与移动床的床层为内部互通的一体化床层。

9.根据权利要求7所述的气体燃料载氧制氢和二氧化碳分离装置，其特征在于：设置在氢气分离器(7)底部的返料腿采用喇叭型料腿(5)，喇叭型料腿的小口端与氢气分离器的底部连通，喇叭型料腿的大口端与鼓泡流化床(4)的下部连通。

10.根据权利要求7所述的气体燃料载氧制氢和二氧化碳分离装置，其特征在于：所述的二氧化碳分离器(6)和氢气分离器(7)采用旋风分离器。