利用生物质制取高纯度氢气的方法及装置

摘要

本发明利用生物质制取高纯度氢气的方法及装置。将生物质热化学制氢过程分为生物质气化、生物质分步式炭化和碳水反应三个步骤。生物质气化所生产的可燃气体提供整体生产线所需要的热能、通过燃气发电提供所有动力设备所需的电能，使得生物质能成为整个工艺中唯一的能量来源，保证了外部能源的零消耗。生物质分步式炭化工艺解决了传统炭化过程中存在的产率低和生物质炭反应活性低的缺点，通过耦合慢速低温炭化反应和快速高温炭化反应，在保证生物质炭高产率的同时，极大地增加了生物质炭的反应活性，从而加速了碳水反应，并降低碳水反应过程的能耗。生成的初级富氢气体氢气含量达到85%以上，经过氢气提纯装置提纯之后，氢气含量≥99.99%。

主权项

利用生物质制取高纯度氢气的制备方法，其特征是流程如下： 生物质(a)分别由传送带输送到下吸式固定床气化炉的封闭式连续给料器(10)和固定床炭化炉上封闭式连续给料器(18)；冷空气(h)经过空气预热器(8)加热之后成为热空气(k)进入到下吸式固定床气化炉参与气化反应；气化反应生成的高温气化燃气(b)经过旋风分离器除尘之后在阀门的控制下进入固定床炭化炉中为低温慢速炭化反应提供热量，生成的灰(m)由封闭式连续出灰器排出； 高温气化燃气(b)进入固定床炭化炉后，与炉内的生物质充分接触并加热生物质；炉内的生物质在受热的情况下发生低温慢速炭化反应；慢速低温炭化过程中生成的低温炭(n)进入移动床炭化炉；慢速低温炭化过程中生成的可燃气体和剩余的气化燃气（c）一起经过高温防爆风机加压并分成三部分：第一部分进入燃气加热器中燃烧并为移动床炭化炉提供热量；第二部分进入内燃机发电系统中作为发电燃料，且产生的电能为整个系统的动力设备提供能量；第三部分进入水蒸气发生器中燃烧并为生产过热水蒸气提供热量； 低温炭(n)进入移动床炭化炉后，在炉内以特定的速率前进，并在燃气加热器的高温加热下发生快速高温炭化反应，并生成具有高反应活性的高温炭(p)；生成的高反应活性高温炭(p)进入流化床碳水反应炉；燃气加热器产生的高温烟气(i)进入空气预热器中，并加热冷空气(h)； 高反应活性高温炭(p)进入流化床碳水反应炉后，在炉内与水蒸气发生器生产的过热蒸汽进行充分反应并生成初级富氢气体(d)；初级富氢气体(d)分别经过旋风分离器和冷凝器之后，经由常温防爆风机加压并进入氢气提纯装置进行氢气提纯，并获得最终的产品——纯度大于99.99％的高纯氢(e)； 低温慢速炭化反应条件是：低温慢速炭化装置的低温慢速炭化过程的升温速率5～10℃/min，炭化温度350～400℃； 快速高温炭化反应条件是：快速高温炭化装置为移动床炭化炉的快速高温炭化过程的升温速率100～200℃/min，炭化温度900～1000℃。