Получение водорода из углеродсодержащего материала - RU2002116221A

Реферат

1. Способ получения водорода, включающий (a) введение углеродсодержащего материала в контакт с первой порцией водорода в первой реакционной зоне при первой температуре, достаточной для получения смеси газов, и (b) введение упомянутой смеси газов в контакт с оксидом кальция и выбранным количеством воды во второй реакционной зоне при второй температуре с получением таким образом второй порции водорода и карбоната кальция, причем упомянутая вторая порция водорода больше упомянутой первой порции водорода.

2. Способ по п.1, дополнительно включающий (c) возврат части упомянутой второй порции водорода, полученной путем введения упомянутой смеси газов в контакт с оксидом кальция и водой, в упомянутую первую реакционную зону.

3. Способ по п.1, дополнительно включающий (d) прокаливание упомянутого карбоната кальция в третьей реакционной зоне для получения оксида кальция и диоксида углерода и возврат упомянутого оксида кальция, полученного в упомянутой третьей реакционной зоне, в упомянутую вторую реакционную зону.

4. Способ по п.2, дополнительно включающий (e) прокаливание упомянутого карбоната кальция в третьей реакционной зоне для получения оксида кальция и диоксида углерода и возврат упомянутого оксида кальция, полученного в упомянутой третьей реакционной зоне, в упомянутую вторую реакционную зону.

5. Способ по п.1, в котором упомянутую первую температуру регулируют путем добавления воды.

6. Способ по п.1, в котором упомянутую вторую температуру регулируют путем подбора упомянутого выбранного количества воды.

7. Способ по п.1, в котором упомянутое выбранное количество воды распределяют между упомянутыми первой и второй реакционными зонами при выбранных температурах и состояниях для регулирования упомянутых первой и второй температур.

8. Способ по п.7, дополнительно включающий прокаливание упомянутого карбоната кальция в третьей реакционной зоне для получения оксида кальция и диоксида углерода и возврат упомянутого оксида кальция, полученного в упомянутой третьей реакционной зоне, в упомянутую вторую реакционную зону.

9. Способ по п.1, в которой упомянутые первая и вторая реакционные зоны термически соединены между собой.

10. Способ по п.3, дополнительно включающий поддержание на стадии (d) условий реакции, необходимых для создания избыточного давления упомянутого диоксида углерода.

11. Способ по п.3, в котором упомянутый диоксид углерода удаляют из упомянутой третьей реакционной зоны для обеспечения возможности его улавливания.

12. Способ по п.2, в котором водород, не возвращаемый в упомянутую первую реакционную зону, удаляют из упомянутой второй реакционной зоны в виде потока продукта.

13. Способ по п.1, в котором упомянутый водород удаляют из упомянутой второй реакционной зоны в виде потока продукта.

14. Способ по п.13, в котором упомянутый водород, удаленный из упомянутой второй реакционной зоны в виде потока продукта, подвергают очистке.

15. Способ по п.14, в котором упомянутый водород, удаленный из упомянутой второй реакционной зоны, очищают путем проведения реакции с оксидом кальция в четвертой реакционной зоне при температуре в пределах от приблизительно 400 до приблизительно 1500°С.

16. Способ по п.15, в котором примеси, содержащиеся в упомянутом водороде, удаленном из упомянутой второй реакционной зоны в виде потока продукта, удаляют путем введения упомянутого потока продукта в контакт с водой.

17. Способ по п.15, в котором упомянутый водород, удаленный из упомянутой второй реакционной зоны в виде потока продукта и очищенный путем проведения реакции с оксидом кальция, подвергают дальнейшей очистке дополнительным количеством оксида кальция в пятой реакционной зоне при температуре в пределах от температуры окружающей среды до приблизительно 700°С.

18. Способ по п.1, в котором упомянутая первая температура находится в пределах от приблизительно 400 до приблизительно 2000°С.

19. Способ по п.1, в котором давление в упомянутой первой реакционной зоне поддерживают в пределах от приблизительно 0,5 ат (0,049 МПа) до приблизительно 2000 ат (196 МПа).

20. Способ по п.1, в котором температуру в упомянутой второй реакционной зоне поддерживают в пределах от приблизительно 400 до приблизительно 1500°С.

21. Способ по п.1, в котором давление в упомянутой второй реакционной зоне поддерживают в пределах от приблизительно 1 ат (0,098 МПа) до приблизительно 2000 ат (196 МПа).

22. Способ по п.3, в котором температуру в упомянутой третьей реакционной зоне поддерживают в пределах от приблизительно 800 до приблизительно 2000°С.

23. Способ по п.3, в котором давление в упомянутой третьей реакционной зоне поддерживают в пределах от приблизительно 0,1 ат (0,0098 МПа) до приблизительно 1500 ат (147 МПа).

24. Устройство для получения водорода из углеродсодержащего топлива, содержащее (a) реактор газификации, имеющий входное отверстие для загрузки углеродсодержащего материала, отверстие для удаления золы, входное отверстие для водорода, входное отверстие для воды и выходное отверстие для продуктов газификации, и (b) реактор карбонизации, имеющий входное отверстие, гидравлически соединенное с упомянутым выходным отверстием упомянутого реактора газификации для упомянутых продуктов газификации, входное отверстие для воды, выходное отверстие для водорода и пара, входное отверстие для оксида кальция и выходное отверстие для карбоната кальция.

25. Устройство для получения водорода из углеродсодержащего материала, содержащее (a) реактор газификации для газификации углеродсодержащего материала, причем упомянутый реактор газификации имеет входное отверстие для загрузки углеродсодержащего материала, отверстие для удаления золы, входное отверстие для водорода и выходное отверстие для продуктов газификации, и (b) реактор карбонизации для получения водорода путем проведения реакции оксида кальция и воды с упомянутыми продуктами газификации из упомянутого реактора газификации, причем упомянутый реактор карбонизации имеет входное отверстие, гидравлически соединенное с упомянутым выходным отверстием упомянутого реактора газификации для упомянутых продуктов газификации, входное отверстие для воды, выходное отверстие для водорода и пара, входное отверстие для оксида кальция и выходное отверстие для карбоната кальция.

26. Устройство по п.24, дополнительно содержащее трубопровод, соединенный с упомянутым выходным отверстием для водорода и пара, причем упомянутый трубопровод снабжен вентильной арматурой для селективного возвращения первой порции упомянутого водорода и пара из упомянутого реактора карбонизации в упомянутый реактор газификации и селективного направления второй порции упомянутого водорода и пара к выходу водорода.

27. Устройство по п.24, дополнительно содержащее (с) реактор кальцинирования, соединенный с упомянутым реактором карбонизации, причем упомянутый реактор кальцинирования имеет выходное отверстие для выпуска диоксида углерода и средство для нагрева упомянутого реактора кальцинирования.

28. Устройство по п.24, в котором упомянутый реактор кальцинирования соединен с упомянутым реактором карбонизации трубопроводом для транспортирования карбоната кальция из упомянутого реактора карбонизации в упомянутый реактор кальцинирования и в котором упомянутый реактор кальцинирования соединен с упомянутым реактором карбонизации трубопроводом для транспортирования оксида кальция из упомянутого реактора кальцинирования в упомянутый реактор карбонизации.

29. Устройство по п.27, в котором упомянутым средством для нагрева упомянутого реактора кальцинирования является устройство для генерирования электроэнергии.

30. Устройство по п.27, в котором упомянутым средством для нагрева упомянутого реактора кальцинирования является трубопровод для направления части упомянутого водорода и пара из упомянутого реактора карбонизации в упомянутый реактор кальцинирования.

31. Устройство по п.24, дополнительно содержащее устройство для генерирования электроэнергии, присоединенное к упомянутому выходному отверстию для водорода и пара, причем упомянутое устройство для генерирования электроэнергии имеет выходное отверстие для удаления пара и входное отверстие для подачи кислорода в упомянутое устройство для генерирования электроэнергии.

32. Устройство по п.31, в котором упомянутым устройством для генерирования электроэнергии является турбина.

33. Устройство по п.31, в котором упомянутым устройством для генерирования электроэнергии является топливный элемент.

34. Устройство по п.31, в котором упомянутое устройство для генерирования электроэнергии соединено с упомянутым реактором кальцинирования так, чтобы обеспечить подвод тепла к упомянутому реактору кальцинирования.

35. Устройство по п.24, в котором упомянутый реактор газификации и упомянутый реактор карбонизации представляют собой реакторы с псевдоожиженным слоем.

36. Устройство по п.27, в котором упомянутый реактор кальцинирования представляет собой реактор с псевдоожиженным слоем.

37. Устройство по п.24, дополнительно содержащее (h) первый очистной реактор, гидравлически соединенный с упомянутым выходным отверстием для водорода и пара упомянутого реактора карбонизации, причем упомянутый первый очистной реактор имеет входное отверстие для воды, и упомянутый первый очистной реактор гидравлически соединен со (i) вторым очистным реактором, гидравлически соединенным с упомянутым первым очистным реактором, причем упомянутый второй очистной реактор имеет выходное отверстие для гидроксида кальция и выходное отверстие для водорода.

38. Устройство по п.37, в котором упомянутый первый очистной реактор дополнительно снабжен входным отверстием для оксида кальция и выходным отверстием для карбоната кальция, а упомянутый второй очистной реактор снабжен входным отверстием для оксида кальция.