旋風分離器5入口。
[0029] 如上所述燃料反應器1包括殼體1D，固體燃料進料口 1C，氣體產物出口 1B，第一固 體產物出口 1A，殼體ID的上部為氣體反應區，中部為進料區，下部為焦炭反應區，在氣體反 應區與進料區之間設置第一錐形多孔分布板IF分隔，進料區與焦炭反應區之間設置第二 錐形多孔分布板IG分隔，第一錐形多孔分布板IF設置第一錐形多孔分布板固體出口 1H，第 二錐形多孔分布板設置第二錐形多孔分布板固體出口 II，固體燃料進料口 IC位于進料區 上部的殼體1D，氣體產物出口 IB位于氣體反應區上部的殼體1D，第一固體產物出口 IA位 于殼體ID底部，殼體ID頂部有連接氧載體入口 1E。
[0030] 選用粒徑為0. 10-0. 18mm的神木煙煤為原料，其元素分析組成為Cad 65. 93%，Had3. 64%，Oad 11. 31%，Nad 1.03%，Sad 0.32%。氧載體組成為 Fe2O3 40%,Al2O3 50%，MgO 4%，K2CO3 6%，平均粒徑為2. 50-4. OOmm。燃料反應器1、蒸汽反應器2和空氣反應器3溫 度分別為750°C、650°C、950°C，反應壓力為4. OMPa。燃料反應器1操作氣速為氧載體臨界 流化速度（Unif)的0. 5倍，蒸汽反應器2操作氣速為氧載體臨界流化速度（Unif)的0. 9倍，空 氣反應器3的鼓泡流化床區域操作氣速為氧載體臨界流化速度（Unif)的2. 5倍，空氣反應器 3的快速流化床區域操作氣速為氧載體帶出速度（Ut)的2. 0倍。所用非機械閥為L閥。具 體步驟如下：
[0031] 首先將3227. Okg的氧載體從進料倉4加入燃料反應器1，打開L閥的松動氣，使 氧載體全部輸送至空氣反應器3。然后，從空氣反應器3的氣體入口 3A通入甲烷和空氣， 甲烷燃燒加熱氧載體料層至950Γ后，增大氣體流量，使氧載體能夠在體系中循環，并達到 3227. Okg/h的穩定循環速率。維持蒸汽反應器2的水蒸汽流量為232. 6kg/h。待各反應器 達到設定溫度后，從進料倉4加入煤粉（100.0 kg/h)至燃料反應器1，同時逐漸關閉甲烷氣 體。待系統穩定后，從氣體出口收集氣體分析。
[0032] 系統運行結果為：C02:24L 7kg/h，濃度為 95wt% Η2:21· 5kg/h，濃度為 98wt%，灰 渣：11. 6kg/h。
[0033] 實施例2
[0034] 由于各實施例的操作步驟相同，在此不累述具體步驟，只列出操作條件和實驗結 果。
[0036] 實施例3
[0037] 由于各實施例的操作步驟相同，在此不累述具體步驟，只列出操作條件和實驗結 果。
[0038] CN 105176585 A 說明書 5/6 頁
[0039] 實施例4
[0040] 由于各實施例的操作步驟相同，在此不累述具體步驟，只列出操作條件和實驗結 果D
[0041] CN 105176585 A 說明書 6/6 頁
【主權項】
1. 一種用于固體燃料化學鏈制氫的裝置，其特征在于它包括燃料反應器（I)、蒸汽反 應器（2)、空氣反應器（3)和第一旋風分離器（5)，第二旋風分離器（6)，其特征在于燃料反 應器（1)中部的第一固體燃料進料口（1C)連接進料倉（4)，頂部氧載體入口（IE)連通第一 旋風分離器（5)底部出口，底部第一固體產物出口（IA)通過非機械閥與蒸汽反應器（2)頂 部連通；蒸汽反應器（2)底部設置水蒸汽進氣口（2C)，頂部設置氣體產物出口（2B)，氣體產 物出口（2B)與第二旋風分離器（6)連通，底部第二固體產物出口（2A)通過非機械閥與空 氣反應器（3)底部連通；空氣反應器（3)底部設置連通布風板的空氣入口（3A)，頂部產物 出口（3B)連通第一旋風分離器（5)入口。2. 如權利要求1所述一種用于固體燃料化學鏈制氫的裝置，其特征在于所述燃料反應 器⑴包括殼體（ID)，固體燃料進料口（1C)，氣體產物出口（IB)，第一固體產物出口（IA)， 殼體（ID)的上部為氣體反應區，中部為進料區，下部為焦炭反應區，在氣體反應區與進料 區之間設置第一錐形多孔分布板（IF)分隔，進料區與焦炭反應區之間設置第二錐形多孔 分布板（IG)分隔，第一錐形多孔分布板（IF)設置第一錐形多孔分布板固體出口（IH)，第二 錐形多孔分布板設置第二錐形多孔分布板固體出口（II)，固體燃料進料口（1C)位于進料 區上部的殼體（ID)，氣體產物出口（IB)位于氣體反應區上部的殼體（ID)，第一固體產物出 口（IA)位于殼體（I)D底部，殼體（ID)頂部有連接氧載體入口（IE)。3. 如權利要求1所述一種用于固體燃料化學鏈制氫的裝置，其特征在于所非機械閥為 L閥或U閥。4. 如權利要求1所述一種用于固體燃料化學鏈制氫的裝置，其特征在于所述的燃料反 應器（1)和蒸汽反應器（2)均為氣固逆流移動床。5. 如權利要求1-4任一項所述一種用于固體燃料化學鏈制氫的裝置的應用，其特征在 于包括以下步驟： 步驟（1):根據固體燃料的進料量及元素分析數據，確定氧載體和水蒸汽量，其質量比 為固體燃料：氧載體：水蒸汽=1 :10. 6-32. 3 :1. 0-2. 8 ; 步驟（2):將相應量的氧載體從進料倉加入燃料反應器，打開非機械閥的松動氣，使氧 載體全部輸送至空氣反應器； 步驟（3):從空氣反應器的氣體入口通入甲烷和空氣，待甲烷燃燒加熱氧載體料層至 設定溫度后，增大氣體流量，使氧載體能夠在體系中循環，同時向蒸汽反應器的水蒸汽，使 氧載體在系統中達到穩定循環速率； 步驟（4):待各反應器達到設定溫度后，從進料倉加入煤粉至燃料反應器，同時逐漸關 閉甲烷氣體，待系統穩定后，從氣體出口收集氣體分析。6. 如權利要求5所述一種用于固體燃料化學鏈制氫的裝置的應用，其特征在于所述氧 載體的活性組分為Fe2O3，含量為40-75wt% ;第一惰性抗燒結組分為Al2O3，含量為20-50wt %，第二惰性抗燒結組分SiO⑵、ZrO⑵、MgO的一種或幾種，含量為0-4wt% ;催化組份為K⑵ CO⑶、Na⑵CO⑶、Li⑵CO⑶、KOH、NaOH的一種或幾種，含量為l-10wt%。7. 如權利要求5所述一種用于固體燃料化學鏈制氫的裝置的應用，其特征在于所述 所述燃料反應器、蒸汽反應器、空氣反應器的操作溫度分別為750-1050 °C、650-850 °C、 %〇-125〇 °C，操作壓力為 0.1-4.0MPa。8. 如權利要求5所述一種用于固體燃料化學鏈制氫的裝置的應用，其特征在于 所述氧載體的粒徑范圍為0. 0-4.OOmm，固體燃料的粒徑范圍為0. 08-0. 18mm。9. 如權利要求5所述一種用于固體燃料化學鏈制氫的裝置的應用，其特征在于所述的 燃料反應器和蒸汽反應器的操作氣速為氧載體臨界流化速度Unif的0. 5-0. 9倍。10. 如權利要求5所述一種用于固體燃料化學鏈制氫的裝置的應用，其特征在于所 述的空氣反應器下部大直徑區域為鼓泡流化床，操作氣速為氧載體臨界流化速度Unf的 1. 5-5. 0倍；空氣反應器3上部小直徑區域為快速流化床，操作氣速為氧載體帶出速度11,的 I. 1-3. 0 倍。
【專利摘要】一種用于固體燃料化學鏈制氫的裝置它包括燃料反應器(1)、蒸汽反應器(2)、空氣反應器(3)和第一旋風分離器(5)，第二旋風分離器(6)，燃料反應器(1)中部的第一固體燃料進料口(1C)連接進料倉(4)，氧載體入口(1E)連通第一旋風分離器(5)底部出口，第一固體產物出口(1A)與蒸汽反應器(2)頂部連通；蒸汽反應器(2)底部設置水蒸汽進氣口(2C)，頂部設置氣體產物出口(2B)，氣體產物出口(2B)與第二旋風分離器(6)連通，第二固體產物出口(2A)與空氣反應器(3)底部連通；空氣反應器(3)底部設置空氣入口(3A)，產物出口(3B)連通第一旋風分離器(5)入口。本發明具有制氫過程不需用純氧，運行成本低；反應速率快的優點。
【IPC分類】C10J3/00, C10J3/56, C10J3/48
【公開號】CN105176585
【申請號】
【發明人】余鐘亮, 房倚天, 趙建濤, 黃戒介, 胡順軒, 李春玉, 周興, 郭金霞, 聶偉, 陳友川
【申請人】中國科學院山西煤炭化學研究所
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年10月10日