一种单塔固定床化学链制氢中试装置及制氢方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种单塔固定床化学链制氢中试装置及制氢方法，该装置包括进料系统、反应系统、尾气处理与分析系统和辅助系统，反应系统由一固定床反应器构成，固定床反应器的内部从上至下依次为蓄热层、载氧体层和支撑层；进料系统包括输送管、计量泵、质量流量控制器和燃料混合器；尾气处理与分析系统包括冷却器、气液分离器、质量流量计、气体分析仪和尾气管，通过进料系统的控制，固定床反应器依次处于燃料还原、吹扫、水蒸汽氧化、吹扫、空气燃烧、吹扫阶段。本发明专利技术的中试装置自动化程度高，可以在较大尺度下进行载氧体评价和技术瓶颈识别，在无复杂的气体净化装置下，获得高纯氢气，制氢工艺简单。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化学链制氢领域，特别涉及一种单塔固定床化学链制氢中试装置及制氢方法。
技术介绍
当前以化石燃料为主的能源系统在满足经济社会发展能源需求的同时，也带来了严重的区域性和全球性环境问题。其中化石能源系统排放的大量CO2，造成了大气中CO2含量上升，地球平均温度升高，带来了严重的全球气候变暖，与此同时，大量排放的CO2，也造成海洋酸化，严重危害自然生态系统的平衡、威胁人类的生存。氢气作为一种清洁的低碳能源，其利用过程的产物仅为水，无污染物排放，对环境无危害。目前氢气的制备方法主要有：电解、天然气重整、煤气化、高温水裂解、生物质制氢、光解、生化过程等。其中电解、高温水裂解、光解、生化过程制氢所需要的条件较为严苛，而天然气重整、煤气化、生物质制氢等过程工艺路线较长，因此这些工艺的制氢成本相对较高。化学链制氢技术是一种新型的制氢技术，它借助于铁基载氧体的循环得失氧作用，将燃料还原、水蒸汽氧化以及空气氧化在空间上进行分离，在制备高纯H2的同时，实现CO2的内分离。一个典型的化学链制氢循环为：在燃料反应器中，燃料与铁基载氧体(Fe2O3)反应，燃料获得氧被氧化为CO2和H2O(g)，该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单塔固定床化学链制氢中试装置，该装置包括进料系统、反应系统和尾气处理与分析系统；所述的进料系统包括至少一个原料输送管，至少一个原料质量流量控制器以及燃料混合器，所述原料质量流量控制器的至少一个出口与所述燃料混合器的进口连接，所述原料质量流量控制器的其余出口与所述反应系统的进口连接；所述反应系统由固定床反应器构成，所述固定床反应器的内部从上至下依次为蓄热层、载氧体层和支撑层，通过进料系统的控制，所述固定床反应器依次连续处于燃料还原、第一次吹扫、水蒸汽氧化、第二次吹扫、空气燃烧和第三次吹扫阶段；所述的尾气处理与分析系统包括出口与进口依次连接的冷却器、气液分离器、质量流量计、气体分析仪和尾气管。

【技术特征摘要】
1.一种单塔固定床化学链制氢中试装置，该装置包括进料系统、反应系统和尾气处理与分析系统；所述的进料系统包括至少一个原料输送管，至少一个原料质量流量控制器以及燃料混合器，所述原料质量流量控制器的至少一个出口与所述燃料混合器的进口连接，所述原料质量流量控制器的其余出口与所述反应系统的进口连接；所述反应系统由固定床反应器构成，所述固定床反应器的内部从上至下依次为蓄热层、载氧体层和支撑层，通过进料系统的控制，所述固定床反应器依次连续处于燃料还原、第一次吹扫、水蒸汽氧化、第二次吹扫、空气燃烧和第三次吹扫阶段；所述的尾气处理与分析系统包括出口与进口依次连接的冷却器、气液分离器、质量流量计、气体分析仪和尾气管。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述原料质量流量控制器包括计量泵、至少一个燃料质量流量控制器、空气质量流量控制器和氮气质量流量控制器，所述计量泵、空气质量流量控制器和氮气质量流量控制器各自与所述反应系统进口连接，所述燃料质量流量控制器出口与所述混合反应器进口连接。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述固定床反应器的载氧体层的长径比应为4:1～12:1。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述固定床反应器进口安全阀和固定床反应器出口安全阀与所述尾气管连接，在所述固定床反应器的底部设有固定床反应器排污管。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述固定床反应器的内部温度由固定床反应器轴向测温装置测量，所述固定床反应器的压降由固定床反应器进口压力传感器和固定床反应器出口压力传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，花秀宁，夏洲，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11