CN104876184B - 一种重油残渣炉内喷钙循环流化床燃烧气化co2原位吸附强化水汽变换制氢的工艺 - Google Patents
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Abstract
一种重油残渣炉内喷钙循环流化床燃烧气化CO2原位吸附强化水汽变换制氢的工艺，通过发明逐渐扩大炉膛的圆锥形循环流化床，使重油残渣在循环流化床低部进行部分空气燃烧，放出热量供大部分重油残渣原料进行水蒸气气化，在炉内喷入石灰石脱硫剂进行循环流化床炉内脱硫，循环流化床产生的合成气，进入移动床反应器，进行CO2原位吸附强化水汽变换反应制氢，吸附强化水汽变换设置水汽变换移动床反应器和再生器，使NiO/AI2O3催化剂和吸附CO2的CaO吸附剂连续同时移动、反应和再生。通过连续催化水汽变换与CO2原位吸附分离的过程的耦合及其热质传递的强化水汽变换，能使来自于循环流化床的合成气在450～600℃连续制取高纯度氢气产品。
Description
技术领域
本发明涉及一种重油残渣炉内喷钙循环流化床燃烧气化CO2原位吸附强化水汽变换制氢的工艺方法，更具体的说是一种专门利用重油残渣为原料，进行循环流化床部分燃烧、气化、炉内喷钙脱硫产生合成气，合成气进行耦合CO2原位吸附强化水汽变换反应，在常压和(450～600)℃温度范围连续制取高纯度氢气的工艺方法。
背景技术
重油残渣来源于催化油制气装置,系重油催化裂解后得到的轻重混合的残渣油，主要元素为碳，其余的为氢、氧、氮、硫和其它杂质元素。重油残渣气化制氢，流程包括：原料气化、脱硫、CO水汽变换、变压吸附及余热回收等，操作压力在10～20atm。由于循环流化床气化燃料适应性广，能实现炉内高效脱硫，也尤其适合各种重油残渣气化处理。然而，循环流化床气化由于炉内停留时间较短，排渣和飞灰碳含量较高，温度较低的气化过程也会产生大量焦油蒸汽污染物，如何节能环保、提高效率是所面临的重要难题，用于重油残渣循环流化床气化的诸多问题尚需解决。
国内外循环流化床气化技术已进行了大量研究，采用灰粘聚(灰融聚、灰熔聚、灰团聚)的排灰方式，提高了流化床局部区域温度，使灰分在软化而未熔融的状态下，相互碰撞粘结成含碳量较低的灰渣球，有选择地排出炉外，它与传统的固态和液态方式不同，与固态排渣相比，降低了灰渣中的含碳量，与液态排渣相比，减少了灰渣带走的显热损失，从而提高了过程的碳的利用率。西方发达国家早在20世纪80年代就已经开始进行循环流化床锅炉的研究开发工作， 并且已有多个实际应用项目。国内外在循环流化床已有专利，包括ZL200710011981.X，公开了一种循环流化床燃烧装置及其燃烧方法，取消了循环流化床的高温分离器，采用了大空间降尘的办法，增加了炽热烟气在燃烧降尘室的停留时间。ZL200610069689.9公开了一种新型秸秆循环流化床燃烧锅炉，旨在解决设备效率低，污染环境和成本高等问题。ZL200610049355.5公开了一种燃用生物质燃料的循环流化床燃烧装置及方法，在循环回路上接有床料和添加剂补充口以便于在必要时加入添加剂来解决碱金属问题。专利CN201110422395公开了一种生物质循环流化床燃烧锅炉及其燃烧方法，产生贴壁旋流风保护炉膛，提高生物质燃烬率和燃烧效率，所述锅炉跟循环流化床燃烧气化装置完全不同。专利201120162620公开了一种实用新型生物质高速循环流化床气化炉，高效的旋风分离器和返料器设计以保证大物料循环量和生物质原料的多次反应，从而很好控制气化炉的温度场。这些专利技术虽然能对原料进行燃烧或者气化转化，但原料适用性并不高，未对锅炉内部防腐蚀冲击进行考虑，对解决重油残渣的燃烧气化过程，飞灰碳及灰渣碳含量高及硫污染物、焦油蒸汽污染物等问题的借鉴作用也非常有限。专利CN201420310615公开了一种油页岩炼油集成伴生煤气化制氢综合利用系统，系统包括油页岩干馏、页岩油气分离、页岩油加氢提质和分离器，仅仅是集成使用页岩矿伴生的褐煤生产高经济价值的氢气，没有水汽变换制氢过程，并不是以生产氢气为主要目的系统，产氢气量非常少。专利CN201410211019提供了一种污泥与生物质共混气化制氢的方法与装置，装置包括气化炉、裂解炉和催化重整炉，所述装置先将原料气化，气化生成的焦油气和水蒸气热裂解，裂解气催化重整制氢，工艺过程是几个过程的叠加，气化炉和催化重整炉采用的是常规技术，需要分离制氢过程的CO2，氢气纯度不高。专利CN201210027948公开了一种煤气化制氢装置 及方法，装置包括气化反应器和吸附反应器，仅是气化合成气(CO和H2)进行吸附分离获得氢气的过程，不涉及水汽变换，原料制氢转化率和选择性也不高。
将石油焦及重油残渣转变为合成气后，变换反应可借助于目前的烃类蒸汽转化工艺，国内外研究表明：廉价Ni-based重整催化剂对水汽变换具有较好的催化制氢效果。常规水汽变换制氢，由于受反应平衡限制，普遍氢气纯度不高，需后续产品分离、提纯工序，国内外目前变压吸附虽然能将产品H2提纯到99％以上，但工序复杂，技术价格极为昂贵。国内外广泛研究的甲烷水蒸气重整耦合CO2原位吸附在热力学、动力学及化学反应等方面具有很大的相关性。实际上，研究选择将水汽变换反应产物之一的CO2，从体系中不断原位吸附移除，反应平衡朝生成产物的方向移动，体系平衡的持续移动和CO2的原位吸附大大强化了CO变换反应，降低了CO浓度，抑制了CO甲烷化副反应，也提高了氢气的纯度和碳制氢转化率，例如：早在1999年，B.Balasubramanian等(Balasubramanian B.,etal.Chem.Eng.Sci.1999,54,3543-3552.)在固定床反应器，以Dolomite基CO2吸附剂与Ni基重整催化剂研究甲烷吸附强化重整制氢(SE-MSR)，制得纯度95％的H2产品。我们多年的研究已经表明：由于水汽变换反应的CO2吸附强化效应，CO歧化或进一步氧化为CO2转化率会很低，CO2只能是来源于制氢产物，我们在专利ZL201010248222.7公开了甘油吸附强化重整制氢工艺，但仅适用于气液原料，对固体原料无法实现制氢的目的。
氢能是国家重大战略需求之一，廉价制氢是氢能发展的重要挑战。本发明开发了重油残渣炉内喷钙循环流化床气化吸附强化水汽变换制氢的新工艺，首先通过发明新技术控制循环流化床燃烧气化炉内高温燃烧气化，诸如焦油等有机污染物能完全分解，污染物排放非常少，而且温度还达不到灰熔点温度，能 有效抑制金属灰的结渣，大大降低了炉膛的腐蚀。对未转化碳物质的再循环可以确保始终维持较高的原料利用效率。新装置气、固旋流循环混合良好，燃烧速率高，特别是对水分含量大的燃料，绝大部分未燃尽的燃料被再循环至炉膛再燃烧，循环流化床能在较宽的运行变化范围内能保持较高的效率；其次是应用双移动床反应再生的吸附强化水汽变换制氢，以NiO/AI2O3和CaO为吸附强化水汽变换反应的主要催化剂和吸附剂，控制在450～600℃制取高纯度氢气。本发明将部分氧化、水蒸气重整、水汽变换、CO2吸附高度耦合在一个水汽变换反应器内，通过移动床连续进行制氢和回收CO2，本发明以重油残渣炉内喷钙内旋流循环流化床燃烧气化耦合吸附强化水汽变换技术，降低了过程能耗、流程简单、生产高纯度氢气并富集回收CO2，制氢过程污染物排放远远低于国家标准排放限值，是高效、低成本制氢的新工艺方法。
发明内容
本发明提供了一种利用重油残渣专门制氢的工艺方法，该方法首先通过发明逐渐扩大炉膛的圆锥形循环流化床，使重油残渣在循环流化床低部进行部分空气燃烧，放出热量供大部分重油残渣原料进行水蒸气气化，在炉内同时喷入石灰石脱硫剂进行循环流化床炉内脱硫，循环流化床产生的合成气，进入移动床反应器，进行CO2原位吸附强化水汽变换反应制氢，吸附强化水汽变换设置水汽变换移动床反应器和再生器，使NiO/AI2O3催化剂和吸附CO2的CaO吸附剂连续同时移动、反应和再生，固体催化剂和吸附剂混合物在移动床反应器的停留时间保持在30-45分钟，旁路设置吸附剂再生器和催化剂再生器分别再生吸附剂和催化剂，通过连续催化水汽变换与CO2原位吸附分离的过程的耦合及其热质传递的强化水汽变换，能使来自于循环流化床的合成气在450～600℃制取高纯度氢气产品。
本发明采用的技术方案：
本发明以重油残渣为原料，以流体力学原理，首先进行炉内喷钙循环流化床燃烧气化，综合考虑重油残渣燃烧气化反应的最佳条件与炉内石灰石脱硫条件的差异，突破循环流化床燃烧气化关键技术，延长炉内停留时间，提高气化强度，减少飞灰和排渣中的碳含量，高温燃烧气化消除焦油等有机污染物，达到循环流化床高效环保和长周期稳定运行；其次是针对国际吸附强化重整制氢应用瓶颈，进行合成气吸附强化水汽变换反应制氢，在充分理解影响CO2高温原位吸附的因素和作用的前提下，采用慢速移动床反应器方法，连续移动、反应和再生催化剂和吸附剂混合物，分别再生吸附剂和催化剂，能达到完全再生和高效制氢的作用，控制移动床反应器在常压450～600℃制取高纯度氢气，并富集回收CO2，省略了变压吸附制氢产品分离工序，实现大幅度降低整体工艺技术成本。
本发明的工艺，依据流体力学原理和燃料特征，首先是圆锥形逐渐扩大炉膛设计的循环流化床技术，燃料适应性好，延长炉内停留时间，提高气化强度，提高了碳转化率，采用向下20-30度喷入气化剂，造成炉内旋流，促进多相混合流动，提高了炉内气固接触和反应时间，也对保护循环流化床炉膛具有一定作用，尤其适合于劣质重油残渣的处理，添加石灰石实现炉内脱硫，负荷变化范围大，调节性能好，只需调节给料量和流化速度就可以满足锅炉负荷的变化，循环流化床可方便准确调节燃烧气化过程的多相流动与反应；本发明吸附强化水汽变换制氢方面：以催化剂和吸附剂固体混合物同时移动、反应和再生的连续催化吸附强化重整制氢，基本思想来源于吸附强化重整制氢与连续催化重整，从传质角度，CO2不断从体系被高效率吸附，强化了CO水汽变换反应，进而使过程不断朝生成H2方向移动，提高了CO和水蒸气转化率。本发明不仅保证 了重油残渣连续稳定的进行气化制氢，简化了流程，而且再生器连续的吸附和解吸CO2，对CO2的回收利用也极为有利，本发明解决了固体含碳原料连续制氢问题，大幅度降低了制氢成本。
附图说明
附图是本发明的工艺示意图。
图中：2 空气进口；3 重油残渣一次进料口；4 石灰石脱硫剂进料口；5 水蒸气进口；6 重油残渣二次进料口；7 循环流化床；8 旋风分离器；9 细颗粒小料管；10 控制阀；11循环进料管；12 合成气出口；13 合成气进口；14 催化剂和吸附剂排渣扣；15 提升管；16水蒸气进口；17 排空口；18 催化剂和吸附剂循环出口；19 催化剂和吸附剂进口；20 吸附剂再生器；21 催化剂和吸附剂出口；22 提升管；23 催化剂再生器的进口；24 催化剂再生器；25 吸附剂和催化剂循环出口；26 吸附剂和催化剂循环排渣口；27 气体出口；28 氢气、水蒸汽和氮气进口；29氮气和CO2气体出口；30 氮气进口；31 催化剂和吸附剂循环进口；32催化剂和吸附剂补给口；33 水汽变换反应器；34 氢气产品出口；35 排渣口；36 氮气进口。
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本发明进一步详细描述：如图1所示，一种重油残渣炉内喷钙循环流化床气化吸附强化水汽变换制氢的工艺方法，由循环流化床7、水汽变换反应器33、吸附剂再生器20和催化剂再生器24组成；
循环流化床7设置有空气进口2、重油残渣一次进料口3、石灰石脱硫剂进料口4、水蒸气进口5、重油残渣二次进料口6、合成气出口12、排空口17和排渣口35，循环流化床还包括旋风分离器8、细颗粒小料管9、控制阀10、循 环进料管11；
水汽变换反应器33设置有合成气进口13、氮气进口36、水蒸气进口16、氢气产品出口34、催化剂和吸附剂循环进口31、催化剂和吸附剂循环出口18、催化剂和吸附剂补给口32，排渣扣14；
吸附剂再生器20设置有氮气进口30、氮气和CO2气体出口29、与来自水汽变换反应器33的催化剂和吸附剂出口18相连的催化剂和吸附剂进口19、吸附剂再生器设置有催化剂和吸附剂出口21，吸附剂再生器通过提升管22与催化剂再生器24接通，通过压力使吸附剂和催化剂从吸附剂再生器20提升到催化剂再生器24中，吸附剂再生器20与水汽变换反应器33通过提升管15连接；催化剂再生器24设置有氢气、水蒸汽和氮气进口28、气体出口27、吸附剂和催化剂循环出口25和排渣口26，催化剂再生器24与水汽变换反应器33通过提升管35连接。
所述方法在循环流化床7中进行重油残渣部分燃烧、气化与炉内脱硫，生成的合成气在水汽变换反应器33中进行快速移动的CO2原位吸附强化水汽变换制氢，吸附剂通过加热在再生器20中进行吸附剂再生，催化剂通过水蒸汽和氢气在再生器24中实现再生和还原，催化剂、吸附剂在水汽变换反应器与2个再生器之间连续移动，具体步骤包括：
a,炉内喷钙循环流化床燃烧气化：在循环流化床7中进行重油残渣部分燃烧、气化和炉内脱硫，最终将重油残渣转化为合成气，重油残渣一次进料3和二次进料6质量比例保持在1:6～1:10范围，所用空气2的量按照空气中氧摩尔数与重油残渣一次进料3中的碳摩尔数之比为1:1～1:1.2范围确定，循环流化床气化所用水蒸气5的用量按照水蒸气摩尔数与重油残渣二次进料6中的碳摩尔数之比为3:1～6:1范围确定，石灰石脱硫剂的用量按照其Ca含量与重油残渣二 次进料6的质量比为5～10％范围确定，从进口4喷入炉内，喷口温度控制在900-950℃，水蒸气(5)进入炉内的喷口角度向下倾斜20-30度喷入炉内进行气化。
b,由步骤a生成的合成气通过合成气进口13进入水汽变换反应器33中进行吸附强化水汽变换制氢，变换制氢用水蒸汽16的用量比例按照水蒸汽、重油残渣二次进料6中含碳的摩尔比值S/C为3:1～6:1范围确定，变换制氢用载气氮气的用量比例按照氮气、重油残渣二次进料6中含碳的摩尔比为5～15：1确定，合成气和水蒸汽在水汽变换反应器33中自下而上流动，均匀混合后的催化剂和吸附剂颗粒在水汽变换反应器33中连续不断的自上而下移动，与混合气体逆流接触反应，固体催化剂和吸附剂混合物在移动床反应器的停留时间保持在30-45分钟，产品氢气从水汽变换反应器33的出口34排出，催化剂和吸附剂经过水汽变换反应器33的出口18进入再生器20中再生吸附剂，新鲜的催化剂和吸附剂可通过水汽变换反应器33的补给进口32送入水汽变换反应器中，温度保持在450-600℃，所述催化剂的成分为10-18wt％的NiO和82-90wt％的Al2O3组成，所述催化剂由英国Johnson MattheyCatalysts(庄信万丰催化剂)生产，产品号为：HCG 6300，所述吸附剂的成份的质量百分比为高于98％的CaO和低于2％的杂质，所述杂质成份包括CaCO3、MgO、CaCl2，所述吸附剂由中国汕头西陇化工厂有限公司生产，执行标准：Q/STXH114-2007。所述催化剂和吸附剂颗粒的粒径均为0.40-0.90mm，吸附剂质量与催化剂质量使用比例保持在1:1～1:5范围。
c,吸附剂的再生：步骤b的催化剂和吸附剂经过吸附剂再生器20的进口19进入吸附剂再生器，继续自上而下移动，以体积分数为100％氮气经过进口30进入再生器，加热吸附剂再生器20，使其温度维持在800-900℃进行再生吸附剂。
d,催化剂的再生与还原：步骤c的催化剂和吸附剂经过催化剂再生器24的 进口23进入催化剂再生器24中，继续自上而下移动，以体积分数为10％的水蒸汽、5％的氢气和体积分数为85％的氮气的混合再生气体经过进口28进入催化剂再生器24与催化剂和吸附剂接触，再生器24的温度维持为500-650℃，催化剂再生器24中的再生气体经过出口27排出，再生后的催化剂和吸附剂经过催化剂再生器24的出口25到提升管35中被氮气提升重新返回到水汽变换反应器33中进行循环。
在所述水汽变换反应器33的产品气体出口6采用TS101-GC分析仪器分析氢气、甲烷、CO和CO2的含量。
实施例1
按照重油残渣一次进料和二次进料质量比例1:6，循环流化床所用空气按照空气中氧摩尔数与重油残渣一次进料中的碳摩尔数之比为1:1.2，所用水蒸气按照水蒸气摩尔数与重油残渣二次进料中的碳摩尔数之比为5:1，石灰石脱硫剂的用量按照其Ca含量与重油残渣二次进料的质量比为6％，气化剂水蒸气进入循环流化床炉内的喷口角度向下倾斜25度喷入，进行循环流化床燃烧气化重油残渣，生成的合成气进入水汽变换反应器，按照重油残渣二次进料中的碳、水蒸汽和氮气按照摩尔比C/H2O/N2为1.78/5.35/20.8，送入水汽变换反应器中，其中氮气的流率为：0.5×10-3m3 min-1(STP)，水汽变换反应器温度为560℃，吸附剂质量与催化剂质量使用比例为1:1，固体催化剂和吸附剂混合物在移动床反应器的停留时间保持在35分钟，100％氮气吹扫吸附剂再生器，吸附剂再生温度为900℃，以体积分数为10％的水蒸汽、5％的氢气与85％氮气混合气体为催化剂再生器吹扫再生气体，催化剂再生器温度为600℃，催化剂和吸附剂粒径均为(0.40-0.90)mm，系统运行60分钟，收集水汽变换反应器产品气体，采用GC分析产品气体成分，测定产品气体平均体积浓度为：17.5％的H2，0.3％的CH4,0.1％ 的CO2,0.1％的CO，扣除N2和水蒸汽，计算产品氢气纯度为97.2％。
实施例2
按照重油残渣一次进料和二次进料质量比例1:8，循环流化床所用空气按照空气中氧摩尔数与重油残渣一次进料中的碳摩尔数之比为1:1.1，所用水蒸气按照水蒸气摩尔数与重油残渣二次进料中的碳摩尔数之比为6:1，石灰石脱硫剂的用量按照其Ca含量与重油残渣二次进料的质量比为10％，气化剂水蒸气进入循环流化床炉内的喷口角度向下倾斜30度喷入，进行循环流化床燃烧气化重油残渣，生成的合成气进入水汽变换反应器，按照重油残渣二次进料中的碳、水蒸汽和氮气按照摩尔比C/H2O/N2为1.78/5.35/20.8，送入水汽变换反应器中，其中氮气的流率为：1.0×10-3m3 min-1(STP)，水汽变换反应器温度为580℃，吸附剂质量与催化剂质量使用比例为1:2，固体催化剂和吸附剂混合物在移动床反应器的停留时间保持在40分钟，100％氮气吹扫吸附剂再生器，吸附剂再生温度为920℃，以体积分数为10％的水蒸汽、5％的氢气与85％氮气混合气体为催化剂再生器吹扫再生气体，催化剂再生器温度为620℃，催化剂和吸附剂粒径均为(0.40-0.90)mm，系统运行60分钟，收集水汽变换反应器产品气体，采用GC分析产品气体成分，测定产品气体平均体积浓度为：17.0％的H2，0.2％的CH4,0.2％的CO2,0.1％的CO，扣除N2和水蒸汽，计算产品氢气纯度为96.6％。
实施例3
按照重油残渣一次进料和二次进料质量比例1:7，循环流化床所用空气按照空气中氧摩尔数与重油残渣一次进料中的碳摩尔数之比为1:1.2，所用水蒸气按照水蒸气摩尔数与重油残渣二次进料中的碳摩尔数之比为5:1，石灰石脱硫剂的用量按照其Ca含量与重油残渣二次进料的质量比为8％，气化剂水蒸气进入循环流化床炉内的喷口角度向下倾斜28度喷入，进行循环流化床燃烧气化重油残 渣，生成的合成气进入水汽变换反应器，按照重油残渣二次进料中的碳、水蒸汽和氮气按照摩尔比C/H2O/N2为1.78/5.35/20.8，送入水汽变换反应器中，其中氮气的流率为：0.8×10-3m3 min-1(STP)，水汽变换反应器温度为550℃，吸附剂质量与催化剂质量使用比例为1:1.5，固体催化剂和吸附剂混合物在移动床反应器的停留时间保持在40分钟，100％氮气吹扫吸附剂再生器，吸附剂再生温度为890℃，以体积分数为10％的水蒸汽、5％的氢气与85％氮气混合气体为催化剂再生器吹扫再生气体，催化剂再生器温度为600℃，催化剂和吸附剂粒径均为(0.40-0.90)mm，系统运行60分钟，收集水汽变换反应器产品气体，采用GC分析产品气体成分，测定产品气体平均体积浓度为：16.8％的H2，0.4％的CH4,0.1％的CO2,0.1％的CO，扣除N2和水蒸汽，计算产品氢气纯度为96.6％。
Claims (1)
1.一种重油残渣炉内喷钙循环流化床燃烧气化CO2原位吸附强化水汽变换制氢的工艺，其特征在于，所述工艺方法的装置由炉内喷钙循环流化床、CO2原位吸附强化水汽变换反应器、吸附剂再生器和催化剂再生器组成；
炉内喷钙循环流化床设置有空气进口、重油残渣一次进料口、石灰石脱硫剂进料口、水蒸气进口、重油残渣二次进料口、合成气出口、排空口和排渣口，循环流化床还包括旋风分离器、细颗粒下料管、控制阀、循环进料管；
CO2原位吸附强化水汽变换反应器设置有合成气进口、氮气进口、水蒸气进口、氢气产品出口、催化剂和吸附剂循环进口、催化剂和吸附剂循环出口、催化剂和吸附剂补给口、催化剂和吸附剂排渣口；
吸附剂再生器设置有氮气进口、氮气和CO2气体出口、与来自水汽变换反应器的催化剂和吸附剂出口相连的催化剂和吸附剂进口、吸附剂再生器设置有催化剂和吸附剂出口，吸附剂再生器通过提升管与催化剂再生器接通，通过压力使吸附剂和催化剂从吸附剂再生器提升到催化剂再生器中，吸附剂再生器与水汽变换反应器通过提升管连接；催化剂再生器设置有氢气、水蒸汽和氮气进口、气体出口、吸附剂和催化剂循环出口和排渣口，催化剂再生器与水汽变换反应器通过提升管连接；
在炉内喷钙循环流化床中进行重油残渣部分燃烧、气化与炉内脱硫，循环流化床炉膛采用自下而上逐渐扩大圆锥形设置，循环流化床底部进行部分重油残渣燃烧，燃烧产生热量供大部分重油残渣水蒸气气化制取合成气，生成的合成气在水汽变换反应器中进行快速移动的CO2原位吸附强化水汽变换制氢，吸附剂在吸附剂再生器中通过加热进行吸附剂再生，催化剂通过水蒸汽和氢气在催化剂再生器中实现再生和还原，催化剂、吸附剂在水汽变换反应器与2个再生器之间连续移动，具体步骤包括：
a,炉内喷钙循环流化床燃烧气化：在循环流化床中进行重油残渣部分燃烧、气化和炉内脱硫，最终将重油残渣转化为合成气，重油残渣一次进料和二次进料质量比保持在1:6～1:10范围，所用空气的量按照空气中氧摩尔数与重油残渣一次进料中的碳摩尔数之比为1:1～1:1.2范围确定，循环流化床气化所用水蒸气的用量按照水蒸气摩尔数与重油残渣二次进料中的碳摩尔数之比为3:1～6:1范围确定，石灰石脱硫剂的用量按照其Ca含量与重油残渣二次进料的质量比为5～10％范围确定，从进口喷入炉内，喷口温度控制在900-950℃，水蒸气进入炉内的喷口角度向下倾斜20-30度喷入炉内进行气化；
b,由步骤a生成的合成气通过合成气进口进入水汽变换反应器中进行CO2原位吸附强化水汽变换制氢，变换制氢用水蒸汽的用量比例按照水蒸汽、重油残渣二次进料中含碳的摩尔比值S/C为3:1～6:1范围确定，变换制氢用载气氮气的用量比例按照氮气、重油残渣二次进料中含碳的摩尔比为5～15：1确定，合成气和水蒸汽在水汽变换反应器中自下而上流动，均匀混合后的催化剂和吸附剂颗粒在水汽变换反应器中连续不断的自上而下移动，与混合气体逆流接触反应，固体催化剂和吸附剂混合物在移动床反应器的停留时间保持在30-45分钟，产品氢气从水汽变换反应器的出口排出，催化剂和吸附剂经过水汽变换反应器的出口进入再生器中再生吸附剂，新鲜的催化剂和吸附剂可通过水汽变换反应器的补给进口送入水汽变换反应器中，温度保持在450-600℃，所述催化剂的成分为10-18wt％的NiO和82-90wt％的Al2O3组成，所述吸附剂的成份的质量百分比为高于98％的CaO和低于2％的杂质，所述杂质成份包括CaCO3、MgO、CaCl2；
所述催化剂和吸附剂颗粒的粒径均为0.40-0.90mm，吸附剂质量与催化剂质量使用比例保持在1:1～1:5范围；
c,吸附剂的再生：步骤b的催化剂和吸附剂经过吸附剂再生器的进口进入吸附剂再生器，继续自上而下移动，以体积分数为100％氮气经过进口进入再生器，加热吸附剂再生器，使其温度维持在800-900℃进行再生吸附剂；
d,催化剂的再生与还原：步骤c的催化剂和吸附剂经过催化剂再生器的进口进入催化剂再生器中，继续自上而下移动，以体积分数为10％的水蒸汽、5％的氢气和体积分数为85％的氮气的混合再生气体经过进口进入催化剂再生器与催化剂和吸附剂接触，再生器的温度维持为500-650℃，催化剂再生器中的再生气体经过出口排出，再生后的催化剂和吸附剂经过催化剂再生器的出口到提升管中被氮气提升重新返回到水汽变换反应器中进行循环；
在所述水汽变换反应器的产品气体出口采用分析仪器分析氢气、甲烷、CO和CO2的含量。
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