【技术实现步骤摘要】
一种天然气直裂解与水蒸气重整耦合制氢的方法
本专利技术涉及天然气为原料制备氢气
，尤其涉及一种天然气直裂解与水蒸气重整耦合制氢的方法。
技术介绍
现有的天然气或甲烷制氢技术比较普遍与成熟，其中包括主要的天然气水蒸气重整制氢，以及天然气等离子法制备炭黑等碳产品副产H2等。以氢气为主要产品的典型制氢技术是天然气水蒸气重整制氢(SMR)，在国内外业已被广泛应用。不过，在SMR制氢过程中，其重整转化过程会产生大量的余热，通过烟气而排放，浪费了能源与污染空气。甲烷直裂解制备炭黑副产氢气的工艺比较成熟，包括以各种含碳物质为原料(主要是烃类)的油炉法、气炉法、混气法、等离子体法等，占到了炭黑生产的90-98％以上，炭黑产品主要用于橡胶和非橡胶的生产。不过，反应温度一般在900～1000℃以上，其中，等离子体法更是在1400～1600℃以上，能耗较高。此外，甲烷直裂解制备炭黑的转化率较低，一般在30～50％左右，几乎很少产生氢气，并且只有等离子体法，在制备炭黑为主要产品的前提下副产少量的氢气。采用一定的催化剂对...
【技术保护点】
1.一种天然气直裂解与水蒸气重整耦合制氢的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)天然气预处理：天然气脱硫后，分成两股气，一股气经脱烃、干燥脱水、预热器预热和加热炉加热后，得到温度为450～700℃的进料气1，另一股气作为进料气2；/n(2)甲烷催化热裂解：进料气1进入甲烷催化热裂解反应器中，进行催化热裂解反应，生成反应混合气体1，经过滤和换热后进入提氢系统；/n(3)甲烷催化热裂解再生：甲烷催化热裂解反应器待反应结束后，采用经过滤后的反应混合气体1作为吹扫载气，与进料气1流动方向相反进行逆向吹扫反应器中催化剂表面上副产生成的碳产品，使催化剂再生，吹扫尾气经过滤后循环使用...
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种天然气直裂解与水蒸气重整耦合制氢的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)天然气预处理：天然气脱硫后，分成两股气，一股气经脱烃、干燥脱水、预热器预热和加热炉加热后，得到温度为450～700℃的进料气1，另一股气作为进料气2；
(2)甲烷催化热裂解：进料气1进入甲烷催化热裂解反应器中，进行催化热裂解反应，生成反应混合气体1，经过滤和换热后进入提氢系统；
(3)甲烷催化热裂解再生：甲烷催化热裂解反应器待反应结束后，采用经过滤后的反应混合气体1作为吹扫载气，与进料气1流动方向相反进行逆向吹扫反应器中催化剂表面上副产生成的碳产品，使催化剂再生，吹扫尾气经过滤后循环使用；
(4)甲烷水蒸气重整转化反应：进料气2与水蒸气混合并预热至300～500℃后进入甲烷水蒸气重整转化炉中，进行重整转化反应，生成重整转化气；
(5)转化气变换反应：重整转化气进入中低温变换炉中，进行重整转化气的变换反应，生成反应混合气体2，经换热冷却和脱碳后进入提氢系统；
所述的甲烷水蒸气重整转化炉产生的烟气余热和加热进料气1产生的烟气余热，均作为进料气1的预热热源。
2.根据权利要求1所述的一种天然气直裂解与水蒸气重整耦合制氢的方法，其特征在于，所述步骤(2)中甲烷催化热裂解反应器有两台，且两台并联设置，当一台甲烷催化热裂解反应器进入甲烷催化热裂解再生工序时，另一台与之并联的甲烷催化热裂解反应器则进行甲烷催化热裂解反应，两台甲烷催化热裂解反应器交替进行甲烷催化热裂解和再生。
3.根据权利要求1所述的一种天然气直裂解与水蒸气重整耦合制氢的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的甲烷催化热裂解反应器中装载有活性金属组分的碳纳米管催化剂，所述碳纳米管催化剂包括活性组分，载体，基体，助催化组分和促进剂，活性组分为镍、钴、铁金属及其氧化物，助催化组分为镧系金属及其氧化物，促进剂为钾，负载活性组分、助催化剂与促进剂组分的载体为碳纳米管，基体为三氧化二铝。
4.根据权利要求1所述的一种天然气直裂解与水蒸气重整耦合制氢的方法，其特征在于，步骤(4)中所述的甲烷水蒸气重整转化炉中装载有镍基活性金属组分的催化剂。
技术研发人员：陈运，汪兰海，刘开莉，钟雨明，蔡跃明，蒋强，
申请(专利权)人：四川天采科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51
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