[发明专利]一种基于化学链制氢技术提高煤合成气中氢碳比的方法

权利要求书

1.一种基于化学链制氢技术提高煤合成气中氢碳比的方法，实现该方法的装置包括：燃料反应器R1、分离器FS1、蒸汽反应器R2、分离器FS2、气体反应器R3、冷凝器C1、水煤混合器M1、磨煤机CRU、筛筒SCR、裂解室R4、燃烧室R5、气体混合器M2；燃料反应器R1出口与分离器FS1进口相连接，分离器FS1固体出口与蒸汽反应器R2进口相连接，蒸汽反应器R2固体出口经分离器FS2与气体反应器R3进口相连接，蒸汽反应器R2气体出口与气体混合器M2进口相连接，气体反应器R3经冷凝器C1与燃料反应器R1入口相连接，水煤混合器M1出口与磨煤机CRU入口相连接，磨煤机CRU出口与筛筒SCR入口相连接，筛筒SCR出口与裂解室R4入口相连接，筛筒SCR循环出口与水煤混合器M1入口相连接，裂解室R4出口与燃烧室R5入口相连接，燃烧室R5出口与气体混合器M2进口相连接；

一种基于化学链制氢技术提高煤合成气中氢碳比的方法，包括以下步骤：

(1)Fe₂O₃与燃料输入燃料反应器R1，得到的FeO固体经分离器FS1与蒸汽反应器R2入口相连，产生的气体经分离器FS1出口排空，蒸汽反应器R2产生的Fe₃O₄固体经分离器FS2与气体反应器R3入口连接，气体反应器R3得到的Fe₂O₃经冷凝器C1与燃料反应器R1入口相连接；

(2)煤与水经水煤混合器M1、磨煤机CRU与筛筒SCR入口连接，研磨不充分的水煤浆经筛筒SCR出口与水煤混合器M1入口连接，水煤浆经筛筒SCR与裂解室R4相连接，裂解室R4出口与燃烧室R5入口相连接；

(3)蒸汽反应器R2产生的氢气经分离器FS2与气体混合器M2入口连接，燃烧室R5出口与气体混合器M2入口相连接，气体混合器M2出口得到提高氢碳比后的煤合成气；

燃料反应器R1反应温度731℃，操作压力18bar；蒸汽反应器R2反应温度735℃，操作压力20bar，蒸汽进料温度100℃；气体反应器R3反应温度835℃，操作压力15.4bar；冷凝器冷凝温度731℃；裂解室R3反应温度500℃，操作压力42.35bar，水煤浆进料温度20℃；燃烧室R4反应温度1300℃，操作压力42.35bar；提高氢碳比后的煤合成气产品中H₂含量为32.0％-41.6％，CO含量为32.6％-38.0％(摩尔分数)。

2.根据权利要求1所述的一种基于化学链制氢技术提高煤合成气中氢碳比的方法，其特征在于：燃料反应器R1中的反应物为Fe₂O₃和CH₄，其中燃料中的CH₄含量为80％(摩尔分数)。

3.根据权利要求1所述的一种基于化学链制氢技术提高煤合成气中氢碳比的方法，其特征在于：所述水煤浆用量为1470.59kg/h，其中煤用量为1000kg/h，水用量为470.59kg/h。

4.根据权利要求1所述的一种基于化学链制氢技术提高煤合成气中氢碳比的方法，其特征在于：蒸汽反应器R2产生氢气纯度高于99.99％，产量为16.13kg/h-53.75kg/h。

5.根据权利要求1所述的一种基于化学链制氢技术提高煤合成气中氢碳比的方法，其特征在于：燃烧室R5产生的合成气量为2186.76kg/h，其中主要的产品的量(摩尔分数)：CO为40.9％，CO₂为10.6％，H₂O为19.9％，H₂为26.8％，H₂S为0.3％，N₂为1.5％。

6.根据权利要求1所述的一种基于化学链制氢技术提高煤合成气中氢碳比的方法，其特征在于：气体混合器M2出口得到的提高氢碳比后的煤合成气中CO含量为32.6％-38％，H₂含量为32％-41.6％(摩尔分数)。