[发明专利]一种残液再循环的煤的超临界水气化制氢装置及方法

权利要求书

1.一种残液再循环的煤的超临界水气化制氢装置，其特征在于：包括反应器(7)、回热器(8)、加热器(9)，以及高压分离器(11)，其中，回热器(8)、加热器(9)和反应器(7)形成闭合回路，水依次流经回热器(8)、加热器(9)和反应器(7)，在反应器(7)内与物料混合反应后，再回到回热器(8)，所述回热器(8)的管侧出口连接有所述高压分离器(11)，该高压分离器(11)的液体出口通过支路连接在加热器(9)的入口，高压分离器(11)的气体经冷却后连接至气体流量计(15)；在反应器内，超临界水与物料反应后，产生的混合物经高压分离器分离，其中，富氢气体从气体出口排出并经气体流量计进行计量，高压液体则通过液体出口经支路重新回到反应器中进行气化反应。

2.根据权利要求1所述的一种残液再循环的煤的超临界水气化制氢装置，其特征在于：所述高压分离器的液体出口通过支路连接在加热器(9)的入口，该支路至少包括高温高压柱塞泵(3)，该高温高压柱塞泵的前端连接有过滤器(10)，该高温高压柱塞泵的后端连接有第三质量流量计(6)。

3.根据权利要求1所述的一种残液再循环的煤的超临界水气化制氢装置，其特征在于：超临界水通过回热器(8)的壳侧入口进入到回热器，然后通过壳侧出口流出，经与高压分离器的液体出口支路汇合后，连接在加热器的入口。

4.根据权利要求1所述的一种残液再循环的煤的超临界水气化制氢装置，其特征在于：所述高压分离器的气体出口连接冷却器(12)，冷却器的出口连接低压分离器，低压分离器的气体出口连接气体流量计(15)，所述低压分离器进一步设置有排渣口。

5.根据权利要求4所述的一种残液再循环的煤的超临界水气化制氢装置，其特征在于：所述冷却器的出口连接有背压阀，富氢气体在冷却器内经冷却后，经过背压阀进入到低压分离器。

6.根据权利要求1所述的一种残液再循环的煤的超临界水气化制氢装置，其特征在于：水和物料分别通过第一和第二柱塞泵进入到回热器和反应器内。

7.根据权利要求6所述的一种残液再循环的煤的超临界水气化制氢装置，其特征在于：该装置进一步包括有监控系统，以对整个装置的压力、温度、流量进行控制，该监控系统包括设置在第一柱塞泵和回热器之间的第一压力传感器和第一质量流量计，设置在第二柱塞泵和反应器之间的第二压力传感器和第二质量流量计；所述监控系统还包括若干温度测量装置。

8.一种基于权利要求1至7中任一项所述的一种残液再循环的煤的超临界水气化制氢装置的制氢方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)煤气化反应：开启第一柱塞泵(1)，水依次流经回热器(8)、加热器(9)、反应器(7)、回热器(8)、高压分离器(11)、冷却器(12)、背压阀(13)、低压分离器(14)，由低压分离器出口排出；开启加热器(9)与反应器(7)的加热装置，使系统达到所需的压力和温度；开启第二柱塞泵(2)，煤浆被输送到反应器内，开始煤的超临界水气化反应；

(2)残液再循环过程：开启高温高压柱塞泵，使残液沿高温高压柱塞泵(3)、加热器(9)、反应器(7)、回热器(8)、高压分离器(11)、过滤器(10)形成闭合回路，将第一高压柱塞泵(1)和高温高压柱塞泵(3)的流量调整到系统稳定所需的流量条件；

(3)气化反应结束后，首先关闭第二柱塞泵(2)的加料装置，待装置连续运行一段时间后关闭加热器(9)与反应器(7)的加热装置，待系统降温后缓慢调节背压阀进行降压。