CN108249401B - 一种用于荒煤气与生物质气化产物的氢气提纯装置 - Google Patents

一种用于荒煤气与生物质气化产物的氢气提纯装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于荒煤气与生物质气化产物的氢气提纯装置，包括提纯再生室，提纯再生室用竖直设置的隔板分成左右两个腔室，提纯再生室的上面布置了提纯气转子和气化气分配室，在气化气分配室上安装有气化气进气管。在提纯再生室的下面布置了再生气转子和再生气分配室。提纯气转子和再生气转子的一半是空腔，另一半是密封板，并反向转动；在提纯再生室中还分别设有若干级分子筛，气化气从提纯再生室的顶部进入，经过若干级分子筛被提纯，空气流从提纯再生室的底部进入，将这些分子筛所吸附的气体携带出提纯再生室，令提纯再生室中的分子筛获得再生，实现氢气提纯和分子筛的再生交替进行。本装置简单易行、节能环保、安全可靠、运行便捷。

Description

一种用于荒煤气与生物质气化产物的氢气提纯装置
技术领域
本发明属于兰炭厂余热利用和生物质制氢的交叉技术领域，具体涉及一种用于荒煤气与生物质气化产物的氢气提纯装置。
背景技术
氢气作为一种清洁二次能源，其用量和应用范围日益增加。由于自然界中不存在纯氢，只能通过其他化学物质转化、分解和分离得到纯氢。主要可采用生物质能热解的方法来制取，在热解气中总是混杂有多种其他种类的气体，如CH4、CO2、CO、H2S、H2O等等。现有技术中，多用吸附的方法将这些气体去除，从而获得洁净的氢气。如采用变温吸附法来脱除脱碳气中的少量胺液和水汽，采用变温吸附工艺脱除氯乙烯单体中的水分子。目前所采用的吸附剂有活性炭，可通过物理化学吸附来脱除烟气中的SO2气体；半焦，可用来吸附脱除烟气中的SO2、O2、H2O和H2SO4等；活性炭纤维，可用来吸附脱除SO2；氧化铝和沸石分子筛，可脱除SO2。
然而，现有研究中对针对烟气脱硫、空气净化等过程，较少有针对氢气提纯的工艺出现。因此，基于现有采用吸附法脱除氢气中杂质气体装置的缺乏，有必要提出一种合适的装置来分离提纯采用荒煤气和生物质气化制取的氢气。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于荒煤气与生物质气化产物的氢气提纯装置，该装置结构设计合理，简单易行，安全可靠，能够实现氢气的连续提纯。
本发明所采用的技术方案是：
本发明公开的一种用于荒煤气与生物质气化产物的氢气提纯装置，包括提纯再生室，在提纯再生室的顶部设有气化气进气管，底部设有空气进气管；提纯再生室上方设有气化气分配室，气化气分配室中与提纯再生室接触的一面设有提纯气转子，提纯再生室下方设有再生气分配室，再生气分配室中与提纯再生室接触的一面设有再生气转子；
提纯气转子和再生气转子均为一半是空腔另一半是密封板的结构，且工作时提纯转子和再生气转子的转动方向相反；
提纯再生室由竖直设置的隔板分隔为第一提纯再生室和第二提纯再生室，第一提纯再生室外壁上装有第一提纯气排气管和第一再生气排气管，第二提纯再生室外壁上装有第二提纯气排气管和第二再生气排气管；在第一提纯再生室和第二提纯再生室中还分别设有若干级分子筛。
优选地，在第一提纯再生室中由上至下依次设置Al2O3分子筛I、沸石分子筛I和炭分子筛I；在第二提纯再生室中由上至下依次设置Al2O3分子筛II、沸石分子筛II和炭分子筛II。
优选地，在第一提纯再生室外壁下方设有第一提纯气排气管，在第一提纯再生室外壁上方设有第一再生气排气管；在第二提纯再生室外壁下方设有第二提纯气排气管，在第二提纯再生室外壁上方设有第二再生气排气管。
优选地，第一提纯气排气管与第一提纯再生室连通的管口处设有向上倾斜的第一盖板，第一再生气排气管与第一提纯再生室连通的管口处设有向下倾斜的第二盖板；第二提纯气排气管与第二提纯再生室连通的管口处设有向上倾斜的第三盖板，第二再生气排气管与第二提纯再生室连通的管口处设有向下倾斜的第四盖板。
优选地，还包括与提纯气转子和再生气转子均相连的电机，用于驱动提纯气转子和再生气转子旋转。
优选地，提纯再生室内壁衬有防腐橡胶里衬。
优选地，还包括与进气管相连的气泵。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明公开的用于荒煤气与生物质气化产物的氢气提纯装置，包括提纯再生室，提纯再生室用竖直设置的隔板分成左右两个腔室，提纯再生室的上面布置了提纯气转子和气化气分配室，在气化气分配室上安装有气化气进气管。在提纯再生室的下面布置了再生气转子和再生气分配室。提纯气转子和再生气转子的一半是空腔，另一半是密封板，并反向转动，来实现提纯气转子对一侧提纯再生室的上部进气时，该侧提纯再生室的下部是密封的，另一侧提纯再生室上部是密封的，而下部可通入空气。同时，在提纯再生室中还分别设有若干级分子筛，气化气从提纯再生室的顶部进入，经过若干级分子筛被提纯，空气流从提纯再生室的底部进入，将这些分子筛所吸附的气体携带出提纯再生室，令提纯再生室中的分子筛获得再生。由此，氢气提纯和分子筛的再生交替进行，可实现氢气的连续提纯。本装置简单易行、节能环保、安全可靠、运行便捷。
进一步地，分子筛分为Al2O3分子筛、沸石分子筛和炭分子筛，能够使杂质气体分别被吸附，使吸附过程更加高效。
进一步地，提纯再生室内壁衬有防腐橡胶里衬，能够有效防止杂质气体对装置的腐蚀，提高装置的寿命。
附图说明
图1是本发明的结构示意图：
图中：1为气化气分配室；2为提纯气转子；3为第二提纯再生室；4为第二再生气排气管；5为Al2O3分子筛II；6为沸石分子筛II ；7为炭分子筛II；8为第二提纯气排气管；9为再生气转子；10为气泵；11为进气管；12为再生气分配室；13为第一提纯气排气管；14为炭分子筛I；15为沸石分子筛I；16为Al2O3分子筛I；17为第一再生气排气管；18为第二盖板；19为气化气进气管；20为隔板；21为第四盖板；22为第三盖板；23为第一盖板；24为第一提纯再生室。
具体实施方式
参见图1，本发明公开的用于荒煤气与生物质气化产物的氢气提纯装置：在提纯再生室的上面安装有提纯气转子2，在提纯气转子2的上面安装有气化气分配室1，在气化气分配室1上安装有气化气进气管19。在提纯再生室的下面安装有再生气转子9，在再生气转子9的下方安装有再生气分配室12，在再生气分配室12下方安装有进气管11，进气管11的末端安装有气泵10。
在提纯再生室的内部中央安装有竖直设置的隔板20，隔板20将再生室分为左右两个空腔，左侧腔体为第一提纯再生室24，右侧腔体为第二提纯再生室3。在第一提纯再生室24中由上至下依次设置Al2O3分子筛I 16、沸石分子筛I 15和炭分子筛I 14；在第二提纯再生室3中由上至下依次设置Al2O3分子筛II 5、沸石分子筛II 6和炭分子筛II 7。
在第一提纯再生室24外壁下方设有第一提纯气排气管 13，在第一提纯再生室24外壁上方设有第一再生气排气管17；在第二提纯再生室3外壁下方设有第二提纯气排气管8，在第二提纯再生室3外壁上方设有第二再生气排气管4。第一提纯气排气管13与第一提纯再生室24连通的管口处设有向上倾斜的第一盖板23，第一再生气排气管17与第一提纯再生室24连通的管口处设有向下倾斜的第二盖板18；第二提纯气排气管8与第二提纯再生室3连通的管口处设有向上倾斜的第三盖板22，第二再生气排气管4与第二提纯再生室3连通的管口处设有向下倾斜的第四盖板21。
还包括与提纯气转子2和再生气转子9均相连的电机，用于驱动提纯气转子2和再生气转子9旋转。还包括与进气管11相连的气泵10。
优选地，提纯再生室内壁衬有防腐橡胶里衬
本发明的用于荒煤气与生物质气化产物的氢气提纯装置，在工作时：
由于采用荒煤气来气化生物质产生氢气，荒煤气中含有氨、硫化氢、氰化物、焦油蒸汽和粗苯。因此，生物质气化制氢所产生的气化气除了含有氢气外，还包括水蒸气、碳氢化合物、氨气、硫化氢、氰化氢等碱性和酸性气体，以及较多的氮气和氧气，这些气体从气化气进气管19通入到气化气分配室1中，然后进入到提纯气转子2中，提纯气转子2的一半是空腔，另一半是密封板，在转动过程中可允许气化气在不同的时间内分别进入到第一提纯再生室24和第二提纯再生室3中。第一提纯再生室24和第二提纯再生室3采用隔板20连接为整体，在第一提纯再生室24和第二提纯再生室3的下面安装有再生气转子9，在再生气转子9的下面安装有再生气分配室12。再生气转子9的一半是空腔，另一半是密封板。
当生物质制氢气化气进入到第一提纯再生室24时，再生气转子9将第一提纯再生室24的下面密封，令第二提纯再生室3的下面打开，这样空气可以进入到第二提纯再生室3中，吹扫掉被三种分子筛吸附的气体；反之，当生物质制氢气化气进入到第二提纯再生室3中时，再生气转子9将第二提纯再生室3的下面密封，令第一提纯再生室24的下面打开，这样空气可以进入到第一提纯再生室24中，吹扫掉被三种分子筛吸附的气体。再生气转子9逆向转动，而提纯气转子2顺时针转动，便可实现吸附和再生同时依次进行的功能。
本发明图中提供了生物质制氢气化气进入到第一提纯再生室24中的例子。在第一提纯再生室24的上面安装有提纯气转子2，在提纯气转子2的上面安装有气化气体分配室1，在气化气分配室1上安装有气化气进气管19。生物质制氢气化气从气化气进气管19流入到第一提纯再生室24中，第二盖板18被气流吹下，盖住了第一再生气排气管 17，然后先流经Al2O3分子筛I 16，氨气、硫化氢、氰化氢气体被吸附掉，然后又流经沸石分子筛I 15，氮气被吸附掉；然后再流经炭分子筛I 14，CO、CO2、O2和水蒸气被吸附掉；纯度较高的氢气从第一提纯气排气管 13中流出。在第二提纯再生室3的上面被提纯气转子2密封，空气经由气泵10被送入到进气管11中，然后流经再生气分配室12，从提纯气转子2的空腔中被送入到第二提纯再生室3中。空气流将第三盖板22压下，第二提纯气排气管 8被堵上。空气流依次流过炭分子筛II 7、沸石分子筛II 6和Al2O3分子筛II 5后，在这些分子筛上面吸附的气体被空气携带从第二再生气排气管 4中流入到环境中，第二提纯再生室3被再生。接着，在提纯气转子2和再生气转子9的转动下，第二提纯再生室3就可以进行氢气的提纯，而第一提纯再生室24进行再生。

Claims (4)

1.一种用于荒煤气与生物质气化产物的氢气提纯装置，其特征在于，包括提纯再生室，在提纯再生室的顶部设有气化气进气管（19），底部设有空气进气管（11）；提纯再生室上方设有气化气分配室（1），气化气分配室（1）中与提纯再生室接触的一面设有提纯气转子（2），提纯再生室下方设有再生气分配室（12），再生气分配室（12）中与提纯再生室接触的一面设有再生气转子（9）；
提纯气转子（2）和再生气转子（9）均为一半是空腔另一半是密封板的结构，且工作时提纯气转子（2）和再生气转子（9）的转动方向相反；
提纯再生室由竖直设置的隔板（20）分隔为第一提纯再生室（24）和第二提纯再生室（3），第一提纯再生室（24）外壁上装有第一提纯气排气管（13）和第一再生气排气管（17），第二提纯再生室（3）外壁上装有第二提纯气排气管（8）和第二再生气排气管（4）；在第一提纯再生室（24）和第二提纯再生室（3）中还分别设有若干级分子筛；
在第一提纯再生室（24）中由上至下依次设置Al2O3分子筛I（16）、沸石分子筛I（15）和炭分子筛I（14）；在第二提纯再生室（3）中由上至下依次设置Al2O3分子筛II（5）、沸石分子筛II（6）和炭分子筛II（7）；
在第一提纯再生室（24）外壁下方设有第一提纯气排气管（13），在第一提纯再生室（24）外壁上方设有第一再生气排气管（17）；在第二提纯再生室（3）外壁下方设有第二提纯气排气管（8），在第二提纯再生室（3）外壁上方设有第二再生气排气管（4），第一提纯气排气管（13）与第一提纯再生室（24）连通的管口处设有向上倾斜的第一盖板（23），第一再生气排气管（17）与第一提纯再生室（24）连通的管口处设有向下倾斜的第二盖板（18）；第二提纯气排气管（8）与第二提纯再生室（3）连通的管口处设有向上倾斜的第三盖板（22），第二再生气排气管（4）与第二提纯再生室（3）连通的管口处设有向下倾斜的第四盖板（21）。
2.根据权利要求1所述的用于荒煤气与生物质气化产物的氢气提纯装置，其特征在于，还包括与提纯气转子（2）和再生气转子（9）均相连的电机，用于驱动提纯气转子（2）和再生气转子（9）旋转。
3.根据权利要求1或2所述的用于荒煤气与生物质气化产物的氢气提纯装置，其特征在于，提纯再生室内壁衬有防腐橡胶里衬。
4.根据权利要求1或2所述的用于荒煤气与生物质气化产物的氢气提纯装置，其特征在于，还包括与空气进气管（11）相连的气泵（10）。
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