【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于超临界水领域,具体涉及一种基于超临界水气化的氢气在线分离装置及方法。
技术介绍
超临界水(Supercritical water,简称SCW)是指温度大于374℃,压力大于22.1MPa条件下的水。超临界水密度介于水与气体之间,仅有少量氢键,介电常数低,扩散系数高,粘度低,分子迁移率高,对有机物具有高溶解性,且其离子积比水高出几个数量级,其化学反应速率极高。使用超临界水处理有机物或有机废弃物可以产生以氢气、二氧化碳为主的气体产物。因此,超临界水在气化处理有机物方面具有得天独厚的优势。金属钯膜对氢气具有独特的选择透过性,氢气可以通过溶解——扩散机理透过分离膜,在渗透侧汇集,其他混合气则不能透过分离膜而滞留在渗余侧。氢气透过金属钯(或钯合金)膜的机理是:(1)膜表面吸附氢气分子;(2)氢气分子解离为氢原子;(3)在浓度差的推动下,氢原子由浓相扩散至稀相;(4)氢原子重新结合为氢气分子;(5)氢气分子的脱附。因此,理论上金属钯及钯合金膜对氢气有无穷大的选择性,在氢气的分离提纯中有广阔的应用前景。有机物在超临界水中可以迅速反应生成氢气,二氧化碳,一氧化碳等气体。根据反应方程:上述水气变换反应为放热反应,较低温度下具有更高的反应转化率。而钯及钯合金膜在低于300℃时会发生氢脆影响其寿命及效果,CO会吸附在金属膜表面影响氢气透过效果,随温度升高,这种CO的吸附影响会逐渐下降,故使用金属钯膜分离氢气的过程应在中温条件下操作为宜。在超高压条件下直接分离氢气可以减少下游使用过程中再加压的能量与经济需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于超临界水气化 ...
【技术保护点】
一种基于超临界水气化的氢气在线分离装置,其特征在于,包括水箱(1)和有机物料箱(4),水箱(1)中的预热水依次通过预热水泵(2)和预热水路预热器(3)接入反应器(6)中,有机物料箱(4)中的浆料通过物料加压泵(5)接入反应器(6)中,水箱(1)渗透侧压力平衡水依次通过渗透侧平衡压力泵(7)和渗透侧预热器(8)接入钯膜分离组件(9),反应器(6)的输出端连接钯膜分离组件(9),钯膜分离组件(9)的渗透侧出口(204)连接渗透侧气液分离器(11),渗余侧出口(203)连接渗余侧气液分离器(15),渗透侧气液分离器(11)和渗余侧气液分离器(15)均连接产气分析系统(18);所述钯膜分离组件(9)通过渗透侧入口(201)连接渗透侧预热器(8),通过原料气入口(202)连接反应器(6)。
【技术特征摘要】
1.一种基于超临界水气化的氢气在线分离装置,其特征在于,包括水箱(1)和有机物料箱(4),水箱(1)中的预热水依次通过预热水泵(2)和预热水路预热器(3)接入反应器(6)中,有机物料箱(4)中的浆料通过物料加压泵(5)接入反应器(6)中,水箱(1)渗透侧压力平衡水依次通过渗透侧平衡压力泵(7)和渗透侧预热器(8)接入钯膜分离组件(9),反应器(6)的输出端连接钯膜分离组件(9),钯膜分离组件(9)的渗透侧出口(204)连接渗透侧气液分离器(11),渗余侧出口(203)连接渗余侧气液分离器(15),渗透侧气液分离器(11)和渗余侧气液分离器(15)均连接产气分析系统(18);所述钯膜分离组件(9)通过渗透侧入口(201)连接渗透侧预热器(8),通过原料气入口(202)连接反应器(6)。2.根据权利要求1所述的一种基于超临界水气化的氢气在线分离装置,其特征在于,所述钯膜分离组件(9)与渗透侧气液分离器(11)间设置有渗透侧冷却器(10);所述钯膜分离组件(9)与渗余侧气液分离器(15)间设置有渗余侧冷却器(14)。3.根据权利要求1所述的一种基于超临界水气化的氢气在线分离装置,其特征在于,所述渗透侧气液分离器(11)连接高压氢气瓶(19);所述渗余侧气液分离器(15)连接高压二氧化碳气瓶(20)。4.根据权利要求3所述的一种基于超临界水气化的氢气在线分离装置,其特征在于,所述渗余侧气液分离器(15)通过氧化装置连接高压二氧化碳气瓶(20)。5.根据权利要求1所述的一种基于超临界水气化的氢气在线分离装置,其特征在于,所述渗透侧气液分离器(11)依次通过渗透侧背压阀(12)和渗透侧流量计(13)连接产气分析系统;所述渗余侧气液分离器(15)依次通过渗余侧背压阀(16)和渗余侧流量计(17)连接产气分析系统。6.根据权利要求1所述的一种基于超临界水气化的氢气在线分离装置,其特征在于,所述反应器(6)、预热水路预热器(3)和渗透侧预热器(8)的出口端设置有热电偶和压力传感器。7.根据权利要求1所述的一种基于超临界水气化的氢气在线分离装置,其特征在于,所述预热水路预热器(3)前端连接回热器,钯膜分离组件(9)的渗透侧出口(204)和渗余侧出口(203)均通过回热器分别连接渗透侧气...
【专利技术属性】
技术研发人员:郭烈锦,王润宇,金辉,朱超,任一飞,罗奎,
申请(专利权)人:西安交通大学,
类型:发明
国别省市:陕西;61
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