专利名称：将粉煤制备为氢气的方法
技术领域：
本发明涉及一种将粉煤制备为氢气的方法，属于煤化工领域。
背景技术：
目前中国已经成为世界上最重要、而且是最大的煤等燃烧气化和制氢市场。迄今为止，国外煤气化产品的涌入，虽然给国内煤化工行业快速发展提供了技术支持，但同时由于我们未能掌握煤气化炉制造的核心技木，为此付出了许多不必要的代价，也致使中国数十亿元的市场被外商赚取，我们又不得不向国外制造企业支付高额的专利实施许可费、专 有设备和现场技术服务费，这对于我国这么ー个快速发展的发展中国家和企业也难以承受，目前中国引进的煤气化装置普遍费用昂贵，我国能源生产和消费的数量都很大，如何高效、合理节约和利用能源已成为ー个重要的社会问题。在燃烧气化与催化制氢方面，都存在着原料的直接利用率不高和产生二次污染物的问题。以廉价粉煤为原料来制取氢气，成本低，具有较好的环境效果和社会和经济效益。
发明内容
根据现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种将粉煤制备为氢气的方法，エ艺简单、成本低，減少煤制氢可能产生的二次污染物。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种将粉煤制备为氢气的方法，其特征在于包括以下步骤a、粉煤流化床燃烧气化将煤粉碎为颗粒，加入生石灰，以水蒸气和空气组成的混合气体，使煤粉发生燃烧和气化，在流化床下段进行燃烧，燃烧温度控制在900 1100°C，在燃烧区域上部形成气化区域，在流化床中控制气化温度为700 750°C ；b、水蒸气催化重整制氢步骤a气化生成的粗煤气经过催化剂支撑与隔灰网和催化剂床层，进ー步发生水蒸气催化重整反应，从气体出口排出富含氢气的最終气体产品。所述的煤粉颗粒的直径为5 10mm。所述的生石灰占粉煤质量为2 5%。所述的混合气体以体积分数为80 90%的水蒸气和体积分数为10 20%的空气组成的。本发明的有益效果是采用水蒸气与空气混合气体在高温条件下燃烧气化粉煤，反应速率快，也有效的防止了结焦；本发明方法添加生石灰，不仅起催化气化作用，对污染物排放也具有较好的控制作用；本发明方法在水蒸气催化重整制氢阶段，采用商业水蒸气重整催化剂，定向转化来自气化阶段的粗气体，以获得较高收率氢气。本发明方法在ー个反应器中实现了流化床燃烧、气化、部分氧化和水蒸气催化重整制氢等反应的耦合。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明做进ー步描述
实施例I将粉煤粉碎至平均颗粒直径为10mm，然后添加占粉煤质量分数为5%的生石灰，以体积分数为80%的水蒸气与20%空气混合气体为气化剂，3小时反应时间内，使煤粉发生燃烧和气化，流化床下段进行燃烧，燃烧温度控制在1000 1100°C，在燃烧区域上部形成气化区域，在流化床中控制气化温度为700 750°C，气化生成的粗煤气经过装置上部的催化剂支撑与隔灰网和催化剂床层，进ー步发生水蒸气催化重整反应，从气体出口排出富含氢气的最終气体产品。采用便携式GreenLine 9000型气体分析仪分析氢气含量，在装置的出ロ测得氢气的平均体积分数为43%。实施例2
将粉煤粉碎至平均颗粒直径为5mm，然后添加占粉煤质量分数为2%的生石灰，以体积分数为90%的水蒸气与10%空气混合气体为气化剂，3小时反应时间内，使煤粉发生燃烧和气化，流化床下段进行燃烧，燃烧温度控制在900 1000°C，在燃烧区域上部形成气化区域，在流化床中控制气化温度为700 750°C，气化生成的粗煤气经过装置上部的催化剂支撑与隔灰网和催化剂床层，进ー步发生水蒸气催化重整反应，从气体出口排出富含氢气的最终气体产品。采用便携式GreenLine 9000型气体分析仪分析氢气含量，在装置的出口测得氢气的平均体积分数为40%。实施例3将粉煤粉碎至平均颗粒直径为7_，然后粉煤质量分数为4%的生石灰，以体积分数为85%的水蒸气与15%空气混合气体为气化剂，3小时反应时间内，使煤粉发生燃烧和气化，流化床下段进行燃烧，燃烧温度控制在900 1100°C，在燃烧区域上部形成气化区域，在流化床中控制气化温度为700 750°C，气化生成的粗煤气经过装置上部的催化剂支撑与隔灰网和催化剂床层，进ー步发生水蒸气催化重整反应，从气体出口排出富含氢气的最终气体产品。采用便携式GreenLine 9000型气体分析仪分析氢气含量，在装置的出口测得氢气的平均体积分数为39%。
权利要求
1.一种将粉煤制备为氢气的方法，其特征在于包括以下步骤 a、粉煤流化床燃烧气化将煤粉碎为颗粒，加入生石灰，以水蒸气和空气组成的混合气体，使煤粉发生燃烧和气化，在流化床下段进行燃烧，燃烧温度控制在900 1100°C，在燃烧区域上部形成气化区域，在流化床中控制气化温度为700 750°C ； b、水蒸气催化重整制氢步骤a气化生成的粗煤气经过催化剂支撑与隔灰网和催化剂床层，进一步发生水蒸气催化重整反应，从气体出口排出富含氢气的最终气体产品。
2.根据权利要求I所述的将粉煤制备为氢气的方法，其特征在于所述的煤粉颗粒的直径为5 10mnin
3.根据权利要求I所述的将粉煤制备为氢气的方法，其特征在于所述的生石灰占粉煤质量为2 5%。
4.根据权利要求I所述的将粉煤制备为氢气的方法，其特征在于所述的混合气体以体积分数为80 90%的水蒸气和体积分数为10 20%的空气组成的。
全文摘要
本发明涉及一种将粉煤制备为氢气的方法，属于煤化工领域，其特征在于包括以下步骤粉煤流化床燃烧气化将煤粉碎为颗粒，加入生石灰，以水蒸气和空气组成的混合气体，使煤粉发生燃烧和气化，在流化床下段进行燃烧，在燃烧区域上部形成气化区域；水蒸气催化重整制氢生成的粗煤气经过催化剂支撑与隔灰网和催化剂床层，进一步发生水蒸气催化重整反应，从气体出口排出富含氢气的最终气体产品。本发明方法添加生石灰，不仅起催化气化作用，对污染物排放也具有较好的控制作用；本发明方法采用商业水蒸气重整催化剂，以获得较高收率氢气。在一个反应器中实现了流化床燃烧、气化、部分氧化和水蒸气催化重整制氢等反应的耦合。
文档编号C10J3/54GK102676232SQ201210154420
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月17日 优先权日2012年5月17日
发明者孙丰收, 张序洪, 王永刚 申请人:山东万丰煤化工设备制造有限公司