基于液态储氢材料的双循环连续加氢系统及加氢生产方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于液态储氢材料的双循环连续加氢系统及加氢生产方法，属于储氢技术领域。其中的液态储氢材料为咔唑类储氢组分及其加氢产物的混合物，生产方法为：咔唑类储氢组分自储罐一输出后被泵入储罐二，与来自气液分离器后端的部分液相产物混合后被送至固定床反应器，输出的产物经气液分离器后，液态部分为咔唑类储氢组分的加氢产物，一部分加氢产物被输送至后续的产物收集工段，一部分加氢产物被循环至储罐二作为生产液态储氢材料的原料。液态储氢材料在储罐二中混合得到，并立刻被送入固定床反应器以进行后续加氢生产。本发明专利技术可对自生产的液态储氢材料完成大批量、高效率、低能耗、连续式加氢生产。连续式加氢生产。连续式加氢生产。

【技术实现步骤摘要】
基于液态储氢材料的双循环连续加氢系统及加氢生产方法


[0001]本专利技术属于储氢
，具体涉及一种特定低熔点储氢材料的双循环连续加氢系统及加氢生产方法。

技术介绍

[0002]氢能作为一种洁净的能源载体，具有利用率高、燃烧热值高、能量密度大、存在广泛以及可储可输等优点。目前，氢能大规模利用的瓶颈在于氢能的储运。目前，氢气的储存主要有气态储氢、液态储氢、固体储氢三种方式。其中，液态有机储氢以高储氢量、安全性好、方便运输、循环性能好等优势在众多的储氢方式中脱颖而出，是现阶段的研发重点。
[0003]现有技术中，具备较好应用前景的液态储氢材料是基于咔唑及其衍生物的体系，咔唑类有机物具有较高的储氢密度，其完全加氢产物脱氢反应得到的氢气纯度高，无CO、NH3等气体生成，是较为理想的有机液体储氢介质。然而未加氢的咔唑类有机物熔点较高，室温下呈现固态，这使得在加氢过程中，大量管道需额外加热，造成了巨大的能源消耗；另外，为保证气液分离器的正常运行，进入气液分离器的产物需常温下为液态，这要求第一次进入气液分离器的产物为保持常温液态必须有较高的储氢量，而无法通过多次产物再循环的方式提高储氢量，受限于催化剂的处理能力，这意味着实际生产中，以纯咔唑类有机物作为储氢材料进行加氢反应的反应规模将很难扩大。为降低咔唑类储氢材料的熔点，通常情况下的解决方式是添加一些添加剂(以低熔点的芳烃类化合物为主)，然而由于芳烃类化合物添加剂与咔唑类组分加脱氢反应温度不同，将大大影响储氢材料催化剂的选择，且易生成杂质气体，影响脱氢反应生成的氢气纯度；且部分添加剂由于发生不完全脱氢反应，还需在脱氢反应后段加装分离装置以分离咔唑类组分和添加剂。
[0004]由此可见，上述现有技术还有待于进一步改进。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的之一在于提供一种基于液态储氢材料的双循环连续加氢生产方法，其选用的液态储氢材料为咔唑类储氢组分及其加氢产物的混合物，由于此类液态储氢材料的特殊组成，此类液态储氢材料的制备工序可直接集成至加氢工序中，且可省略分离工序，通过该方法可完成一类特定低熔点液态储氢材料的制备及加氢生产。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
[0007]一种基于液态储氢材料的双循环连续加氢生产方法，其特征在于，所述的液态储氢材料为咔唑类储氢组分及其加氢产物的混合物，所述的加氢生产方法依次包括以下步骤：
[0008]a、准备所需硬件，所述的硬件包括储罐一、储罐二、固定床反应器、气液分离器、氢气缓冲罐、产物收集罐及连接管路，所述的储罐一中用于放置咔唑类储氢组分，所述的储罐二作为材料混合储罐；
[0009]b、将储罐一中熔融的咔唑类储氢组分通入所述的固定床反应器中进行反应，向所
述的固定床反应器中通入氢气，反应后经所述的气液分离器后得到气相和液相，其中，气相被输送至所述的氢气缓冲罐中，再经所述的氢气缓冲罐送入所述的固定床反应器中循环使用；液相分为两部分，其中一部分收集至所述的产物收集罐中，另一部分通入所述的储罐二中；
[0010]c、将储罐一中熔融的咔唑类储氢组分通入所述的储罐二中，与储罐二中的液相即咔唑类储氢组分的加氢产物进行混合后，通入所述的固定床反应器中进行反应，经过气液分离器后得到气相，气相被输送至所述的氢气缓冲罐中，再经所述的氢气缓冲罐送入所述的固定床反应器中循环使用，即为气相循环；所得液相一部分收集至所述的产物收集罐中，另一部分通入所述的储罐二作为生产液态储氢材料的原料；
[0011]d、重复步骤c，直至完成加氢生产。
[0012]作为本专利技术的一个优选方案，所述的咔唑类储氢组分为咔唑、N
‑
甲基咔唑、N
‑
乙基咔唑、N
‑
正丙基咔唑、N
‑
异丙基咔唑或N
‑
正丁基咔唑；咔唑类储氢组分的加氢产物为咔唑类储氢组分的部分或者完全加氢产物中的至少一种。
[0013]作为本专利技术的另一个优选方案，步骤c中，按照质量计，5％～95％的液相通入所述的储罐二作为生产液态储氢材料的原料；100％的气相被输送至所述的氢气缓冲罐中。
[0014]本专利技术的另一目的在于提供上述的一种基于液态储氢材料的双循环连续加氢生产系统，通过该生产系统可以对自生产的液态储氢材料完成大批量、高效率、低能耗、连续式加氢生产。
[0015]一种基于液态储氢材料的双循环连续加氢生产系统，包括储罐一、储罐二、固定床反应器、气液分离器、氢气缓冲罐、产物收集罐及连接管路，所述的储罐一设置有两个出口端，其中一个出口端与所述的固定床反应器连接，另一个出口端与所述的储罐二连接，储罐一内用于放置咔唑类储氢组分，所述的咔唑类储氢组分经过连接管路通入所述的固定床反应器中，通过向固定床反应器中通氢气反应后，得到气相产物和液相产物，其中气相产物循环形成气相循环管路，即所述的气相产物经过减压阀连接至所述的氢气缓冲罐，再经流量控制器进入所述的固定床反应器；所述的液相产物循环形成液相循环管路，即所述的液相产物一部分通过连接管路通入所述的产物收集罐中，另一部分通过连接管路通入所述的储罐二中，作为生产液态储氢材料的原料。
[0016]进一步优选，所述的固定床反应器设置有取样口，通过所述的取样口对所述的固定床反应器内的富氢产物的组成进行测定。
[0017]进一步优选，改变所述的固定床反应器内的温度、压力以及咔唑类储氢组分的流量来改变所述的富氢产物的组成。
[0018]进一步优选，所述的基于液态储氢材料的双循环连续加氢系统通过保温装置对其进行控制。
[0019]本专利技术的再一目的在于提供上述的一种基于液态储氢材料的双循环连续加氢系统在储氢技术中的应用。
[0020]与现有技术相比，本专利技术带来了以下有益技术效果：
[0021](1)本专利技术液态储氢材料即为咔唑类储氢组分及其加氢产物的混合物。由于此类液态储氢材料的特殊组成，此类液态储氢材料的制备工序可直接集成至加氢工序中，且可省略分离工序。
[0022](2)本专利技术首次对液态储氢材料的连续式加氢系统进行了研究，以高效、连续地完成此类液态储氢材料的制备及加氢过程。
[0023](3)本专利技术整个反应流程配备控温保温装置，各流股流量均可控，氢气缓冲罐内及固定床反应器内压力可控。本专利技术基于液态储氢材料的双循环连续加氢生产系统可以根据反应进程，调节各管道及设备控温装置，以完成低能耗生产；并可通过改变固定床反应器进料，同时完成液态储氢材料的制备及液态储氢材料的加氢过程。
[0024](4)本专利技术能够针对性地完成一类特定低熔点液态储氢材料的制备及加氢生产。
附图说明
[0025]下面结合附图对本专利技术做进一步说明：
[0026]图1为本专利技术基于液态储氢材料的双循环连续加氢系统的结构示意图。
具体实施方式
[0027]本专利技术提出了一种基于液态储氢材料的双循环连续加氢系统及加氢生产方法，为了使本专利技术的优点、技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于液态储氢材料的双循环连续加氢生产方法，其特征在于，所述的液态储氢材料为咔唑类储氢组分及其加氢产物的混合物，所述的加氢生产方法依次包括以下步骤：a、准备所需硬件，所述的硬件包括储罐一、储罐二、固定床反应器、气液分离器、氢气缓冲罐、产物收集罐及连接管路，所述的储罐一用于放置咔唑类储氢组分，所述的储罐二作为材料混合储罐；b、将储罐一中熔融的咔唑类储氢组分通入所述的固定床反应器中进行反应，向所述的固定床反应器中通入氢气，反应后经所述的气液分离器后得到气相和液相，其中，气相被输送至所述的氢气缓冲罐中，再经所述的氢气缓冲罐送入所述的固定床反应器中循环使用；液相分为两部分，其中一部分收集至所述的产物收集罐中，另一部分通入所述的储罐二中；c、将储罐一中熔融的咔唑类储氢组分通入所述的储罐二中，与储罐二中的液相即咔唑类储氢组分的加氢产物进行混合后，通入所述的固定床反应器中进行反应，经过气液分离器后得到气相，气相被输送至所述的氢气缓冲罐中，再经所述的氢气缓冲罐送入所述的固定床反应器中循环使用，即为气相循环；所得液相一部分收集至所述的产物收集罐中，另一部分通入所述的储罐二作为生产液态储氢材料的原料；d、重复步骤c，直至完成加氢生产。2.根据权利要求1所述的一种基于液态储氢材料的双循环连续加氢生产方法，其特征在于：所述的咔唑类储氢组分为咔唑、N
‑
甲基咔唑、N
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乙基咔唑、N
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正丙基咔唑、N
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异丙基咔唑或N
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正丁基咔唑；咔唑类储氢组分的加氢产物为咔唑类储氢组分的部分或者完全加氢产物中的至少一种。3.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：方涛，王施媛，王斌，
申请(专利权)人：西安海望能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：