新型氧载体煤催化气化制氢反应装置及反应方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113845088A(43)申请公布日2021.12.28(21)申请号202010600186.XC10J3/84(2006.01)(22)申请日2020.06.28(71)申请人中国石油化工股份有限公司地址100728北京市朝阳区朝阳门北大街22号申请人中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院(72)发明人金渭龙钟思青徐俊李勇征(74)专利代理机构北京聿宏知识产权代理有限公司11372代理人吴大建张晓梅(51)Int.Cl.C01B3/12(2006.01)C10J3/00(2006.01)C10J3/72(2006.01)权利要求书3页说明书10页附图2页(54)发明名称新型氧载体煤催化气化制氢反应装置及反应方法(57)摘要本发明提出了一种新型氧载体煤催化气化制氢反应装置及利用该装置的反应方法，该装置由气化还原炉、制氢炉和燃烧氧化炉组合，原料煤在气化还原炉内与气化剂和氧化载体进行催化热解、气化、氧化载体还原等反应，产生合成气、气化半焦和还原载体。其中还原载体再进入制氢炉中进行单一的制氢反应，生成富氢气体和亚氧化/氧化载体。亚氧化/氧化载体和未反应完全的还原载体再进入燃烧氧化炉中与含氧气体和气化半焦混合接触，进行燃烧、氧化反应，生成的氧化载体再循环回气化还原炉，实现了氧化载体的循环再生，平衡了热流和物流，提高了气化强度、碳转化率和氢气产率。CN113845088ACN113845088A权利要求书1/3页1.一种新型氧载体煤催化气化制氢反应装置，其特征在于，该反应装置包括气化还原炉(1)、制氢炉(6)以及燃烧氧化炉(9)，所述气化还原炉(1)的出口分别与还原炉第一旋风分离器(4)及还原炉第二旋风分离器(7)的一端相连，所述还原炉第一旋风分离器(4)的另一端与所述制氢炉(6)相连接，所述还原炉第二旋风分离器(7)的另一端与所述燃烧氧化炉(9)相连接，所述制氢炉(6)与所述燃烧氧化炉(9)相连接，所述燃烧氧化炉(9)的出口处设置有氧化炉第一旋风分离器(16)，所述氧化炉第一旋风分离器(16)与所述气化还原炉(1)相连接。2.根据权利要求1所述的新型氧载体煤催化气化制氢反应装置，其特征在于，所述气化还原炉(1)包括还原炉下层空间和还原炉上层空间，所述还原炉下层空间的内径大于所述还原炉上层空间的内径；所述还原炉上层空间的高度大于等于所述还原炉下层空间的高度。3.根据权利要求2所述的新型氧载体煤催化气化制氢反应装置，其特征在于，所述还原炉下层空间的内径为还原炉上层空间内径的1.2倍～5.0倍；所述还原炉上层空间的高度为所述还原炉下层空间高度的1.0倍～3.0倍。4.根据权利要求1～3任一项所述的新型氧载体煤催化气化制氢反应装置，其特征在于，所述反应装置还包括还原炉气体分布器(3)，所述还原炉气体分布器(3)水平设置在所述气化还原炉(1)的底部，所述还原炉气体分布器(3)上设置有沿圆周均匀布置的风帽，每个风帽内设有轴向通道(M1)和径向通道(M2)或者轴向通道(M1)和短轴向通道(M3)，所述轴向通道(M1)的上端封闭，下端与还原炉气体分布器(3)导通，所述径向通道(M2)或者短轴向通道(M3)沿圆周均匀布置。5.根据权利要求4所述的新型氧载体煤催化气化制氢反应装置，其特征在于，径向通道(M2)或者短轴向通道(M3)带有旋转角度，旋转角度范围为0～45°。6.根据权利要求1～3任一项所述的新型氧载体煤催化气化制氢反应装置，其特征在于，所述制氢炉(6)包括制氢炉下层空间和制氢炉上层空间，所述制氢炉下层空间的内径小于制氢炉上层空间的内径；所述制氢炉上层空间的高度大于等于所述的制氢炉下层空间的高度。7.根据权利要求6所述的新型氧载体煤催化气化制氢反应装置，其特征在于，所述制氢炉下层空间的内径为制氢炉上层空间内径的1/3～2/3；所述制氢炉上层空间的高度为所述制氢炉下层空间高度的1.0倍～2.0倍。8.根据权利要求6所述的新型氧载体煤催化气化制氢反应装置，其特征在于，所述制氢炉(6)设置有制氢炉上层气体分布器(12)和制氢炉下层气体分布器(11)，所述制氢炉上层气体分布器(12)位于所述制氢炉上层空间底部，与水平轴线呈小于或等于60°的夹角，所述制氢炉上层气体分布器(12)的圆环锥面上设置有气孔，所述气孔沿圆周均匀布置；所述制氢炉下层气体分布器(11)水平设置在制氢炉下层空间底部，所述制氢炉下层气体分布器(11)的平面上设置有气孔，所述气孔沿圆周均匀布置。9.根据权利要求6所述的新型氧载体煤催化气化制氢反应装置，其特征在于，所述反应装置还包括还原载体返料装置(5)、气化半焦返料装置(8)、亚氧化载体返料装置(14)及氧化载体返料装置(17)，所述还原炉第一旋风分离