上海理工大學(xué)科技成果-循環(huán)流化床氣化聯(lián)合吸附強化水汽變換制氫

1、上海理工大學(xué)科技成果循環(huán)流化床氣化聯(lián)合吸附強化水汽變換制氫成果簡介：圍繞是否能從源頭創(chuàng)新重大裝備的設(shè)計與制造技術(shù)，實現(xiàn)不同原料、不同規(guī)模劣質(zhì)粉煤氣化制氫，使之更低成本、更高效率、更加清潔已是國內(nèi)外能源領(lǐng)域面臨的主要問題。粉煤、生物質(zhì)氣化制氫流程包括：原料氣化、脫硫、CO水汽變換、變壓吸附及余熱回收等，由于流化床氣化燃料適應(yīng)性廣，能實現(xiàn)爐內(nèi)高效脫硫，也尤其適合不同顆粒氣化處理，國際溫克勒爐和恩德爐是大量使用的流化床氣化技術(shù)國內(nèi)在流化床氣化方面也有較好的探索和應(yīng)用，但總體上，流化床氣化由于爐內(nèi)停留時間較短，排渣和飛灰碳含量較高，不同形式的顆粒或聚團(tuán)流態(tài)化也較難控制，溫度較低的氣化也產(chǎn)生焦油污染物，

2、這些問題一直制約著行業(yè)發(fā)展。將粉煤、生物質(zhì)等轉(zhuǎn)變?yōu)榇趾铣蓺夂螅儞Q制氫可借助于烴類蒸汽轉(zhuǎn)化工藝，但普遍特點是受熱力學(xué)平衡限制轉(zhuǎn)化率、選擇性和產(chǎn)氫純度均不高。國內(nèi)外目前變壓吸附或深冷分離雖然能將產(chǎn)品H2提純到99%以上，但工序復(fù)雜，技術(shù)價格極為昂貴。該項目從擴大原料和創(chuàng)新工藝兩個方面入手，依據(jù)流體力學(xué)原理與制氫過程強化方法，創(chuàng)建了循環(huán)流化床氣化聯(lián)合吸附強化制氫新技術(shù)與裝備，簡化流程，連續(xù)、一步制取了高純度氫氣，并回收純co2。主要成果包括：1、構(gòu)建了逐級流態(tài)化循環(huán)流化床燃燒氣化新技術(shù)針對粉煤等固體原料熱化學(xué)特征，克服循環(huán)流化床氣固混合、流動和反應(yīng)的不均勻性，提出：逐級流態(tài)化，以不斷修正流化壓降計

3、算，多級非均勻進(jìn)風(fēng)、進(jìn)料，使顆粒濃度隨床層高度增加呈現(xiàn)不同分布特征，均能達(dá)到滿意氣化，改進(jìn)儲熱裝置，底部多旋渦燃燒方式，氣固劇烈湍動，提供熱量，上部較低線速，減少粉塵率，改善了流化床空隙特征，氣流內(nèi)循環(huán)旋流有效防止了對爐膛的沖擊磨損。2、提出了慢速移動填充床連續(xù)吸附強化重整制氫新方法針對重整制氫受強吸熱和熱力學(xué)平衡限制，操作溫度較高，氫氣純度不高，排放co2問題，提出：以動力學(xué)上的反應(yīng)/分離耦合，原位吸收co2,一步低溫連續(xù)制氫純度達(dá)93.9%以上，解決了不同傳遞、不同反應(yīng)在同一可接受范圍相互促進(jìn)的難題，設(shè)計填充床提高蓄熱能力設(shè)備，提出以多相緊密接觸同時連續(xù)移動、反應(yīng)和再生的方式，解決了國際吸

4、附強化重整制氫應(yīng)用瓶頸問題。3、創(chuàng)建了循環(huán)流化床氣化聯(lián)合吸附強化制氫新工藝研究不同特性大物料量的聯(lián)合循環(huán)流化床氣化與連續(xù)吸附強化制氫的匹配特性，探討連續(xù)式進(jìn)料模式下包含氣化、重整、水汽變換和再生等相互影響及能量轉(zhuǎn)換方式，建立了在線故障診斷裝置，由于前置氣化僅是實現(xiàn)將固態(tài)物料轉(zhuǎn)換為易于流動的氣態(tài)碳烴原料，大大降低了循環(huán)流化床氣化難度，新工藝連續(xù)獲得90%以上氫氣，富集回收了純co2，對幾乎所有的固體原料均具有較好的適應(yīng)性。成果的技術(shù)指標(biāo):1、適用于大部分固體燃料，包括粉煤、生物質(zhì)、廢塑料等；2、轉(zhuǎn)化率高，灰渣碳含量小于8%，氣化的焦油重整制氫，無污染物產(chǎn)生；3、制氫節(jié)省變壓分離工序?qū)崿F(xiàn)低成本4、裝置彈性能力：5