Способ конверсии угля с получением качественного водорода для топливных элементов и диоксида углерода, готового к утилизации - RU2002120963A

Реферат

1. Способ конверсии угля (22) с получением качественного водорода для топливных элементов и диоксида углерода, готового к утилизации, с обеспечением сжигания, осуществляемого без смешивания, включающий в себя этапы, на которых загружают первый реактор (10) с псевдоожиженным слоем углем (22) и водяным паром высокой температуры, который окисляет часть угля (22), и получают, по существу, чистый газообразный водород и диоксид углерода, осуществляют циркуляцию смеси твердых частиц между первым (10), вторым (12) и третьим (14) реакторами, содержащей уголь (22), соединения кальция, присутствующие в виде СаО, СаСО₃ и их смесей, и соединения железа, присутствующие в виде FeO, Fe₂O₃ и их смесей, проводят реакцию СаО, присутствующего в первом реакторе (10), с диоксидом углерода для образования СаСО₃, проводят реакцию СаСО₃ во втором реакторе (12) для восстановления СаО и одновременно проводят реакцию угля (22) и/или полукокса из угля (22) с Fe₂O₃ для образования FeO и диоксида углерода, окисляют FeO, присутствующий в третьем реакторе (14), для восстановления Fe₂O₃ и получают воздух, обедненный кислородом, при повышенной температуре, и удаляют, по существу, чистый водород, диоксид углерода и обедненный воздух в виде отдельных потоков (26, 28, 30) из первого, второго и третьего реакторов (10, 12, 14).

2. Способ по п.1, при котором твердые частицы во втором реакторе (12) псевдоожижают с использованием водяного пара высокой температуры, а твердые частицы в третьем реакторе (14) псевдоожижают с использованием сжатого воздуха.

3. Способ по п.1, при котором температура в первом реакторе (10) находится в диапазоне от 650 до 850°С.

4. Способ по п.1, при котором температура во втором реакторе (12) находится в диапазоне от 1000 до 1100°С.

5. Способ по п.1, при котором температура в третьем реакторе (14) находится в диапазоне от 1400 до 1600°С.

6. Способ по п.1, при котором давление в системе реакторов в целом находится в диапазоне от 2 до 20 атмосфер.

7. Способ по п.1, при котором отношение атомов кальция (присутствующих в виде СаО и СаСО₃) и железа (присутствующих в виде FeO и Fe₂O₃) в твердых частицах, циркулирующих между псевдоожиженными слоями, находится между 1,5 и 2.

8. Способ по п.1, при котором скорость твердых частиц, циркулирующих между вторым и третьим реакторами (12, 14) такова, что отношение FeO, попадающего в третий реактор (14), к кислороду в воздухе, попадающем в третий реактор (14), больше, чем 4 моля FeO к 1 молю О₂, но меньше, чем 5 молей FeO к 1 молю кислорода.

9. Способ по п.1, при котором давление перегретого водяного пара составляет около 7-ми атмосфер.

10. Аппарат для проведения сжигания, осуществляемого без смешивания, угля (22) с получением отдельных потоков (26, 28, 30), по существу, чистого газообразного водорода, диоксида углерода, готового к утилизации, и воздуха, обедненного кислородом, состоящий из первого, второго и третьего реакторов (10, 12, 14), содержащих смесь псевдоожиженных твердых частиц, циркулирующих между всеми тремя реакторами, причем упомянутые твердые частицы содержат уголь (22), соединения кальция, присутствующие в виде СаО, СаСО₃ и их смесей, и соединения железа, присутствующие в виде FeO, Fe₂О₃ и их смесей.