一种高温高压工况下蒸汽催化制氢新系统技术方案

一种高温高压工况下蒸汽催化制氢新系统，采用高温高压蒸汽在催化剂作用下，氢原子被碳材料还原制得氢气；该系统包括制水、加热升压锅炉、碳材料转换输送、氢气发生器、催化剂、气体分离、二氧化碳储存器、氢气储存器、集渣器和防爆器；本实用新型专利技术将工业水经过处理制成除盐水，除盐水在连续不断加热下，温度升高到350℃～650℃，将上述高温高压蒸汽导入有催化剂的氢气发生器中，与碳材料发生催化还原反应，生成氢气、二氧化碳和其它混合气体；收集上述混合气体，进行净化和分离制得高纯度的氢气，将制得的氢气压缩储存。本实用新型专利技术使用水和碳材料，在一定条件下反应生成氢气，省略其它制氢方法的中间环节，可减少投资和运行费用，提高制氢效率。制氢效率。制氢效率。

【技术实现步骤摘要】
一种高温高压工况下蒸汽催化制氢新系统


[0001]本技术涉及新能源制氢
，涉及一种高温高压工况下蒸汽催化制氢新系统。

技术介绍

[0002]氢气是无碳环保能源，无论用哪种方式使用氢气，其最终产物都是水，水在特殊工况下制氢，给人类提供高效清洁的绿色能源。
[0003]根据制氢原料来看，制氢主要分为采用化石原料制氢和水制氢，也有少量太阳能和生物质制氢；从原理上来划分，主要有热化学和电化学制氢工艺。热化学采用煤裂解的方式，生产过程中会排放大量的二氧化碳，所以这类制氢按照环保定义只能称之为灰氢，电化学方法不但需要耗损大量的电能，生产设备系统庞大，而且不定期需要维修改造，尤其电解使用的离子膜技术由欧洲、美国、日本和韩国掌握，因此专利技术廉价、高效和清洁的制氢技术显得尤为迫切和重要。

技术实现思路

[0004]为了克服现有制氢技术存在的不足和缺点，本技术目的在于提供一种高温高压工况下蒸汽催化制氢新系统，采用高温高压蒸汽催化制氢，实现高效、安全、环保、节能的制氢理念，能够工业化、规模化、连续生产高纯度氢气。
[0005]为了达到上述目的，本技术采用如下技术方案：
[0006]一种高温高压工况下蒸汽催化制氢新系统，包括制水装置1、储水器2、除氧器3、给水泵4、加热升压锅炉5、汽包6、氢气发生器7、碳材料转换和输送装置8、催化剂9、气体分离器10、氢气储存器11、循环冷却器12、集渣器13、防爆器14和二氧化碳储存器15；
[0007]所述制水装置1、储水器2、除氧器3、给水泵4、加热升压锅炉5和汽包6依次相连接，，汽包6出口与氢气发生器7入口相连，碳材料转换和输送装置8出口与氢气发生器7入口相连，氢气发生器7外设防爆器14，氢气发生器7上端混合气体出口与气体分离器10混合气体入口相连，气体分离器10氢气出口连接氢气储存器11、二氧化碳出口连接二氧化碳储存器15，氢气发生器7下端渣料出口与集渣器13入口相连，循环冷却器12依次与气体分离器10、氢气发生器7、集渣器13相连形成闭环冷却。
[0008]所述催化剂9为Bi催化剂或者Ti基与CdS的混合型催化剂。
[0009]所述氢气发生器7设有安全压力释放管道和阀门以及催化剂加注装置。
[0010]所述碳材料转换和输送装置8的碳材料转换和输送指将碳原材料经过分选、研磨或气化后，采用气动或水浆方式输送至氢气发生器7中。
[0011]所述防爆器14包括氢气发生器7压力过高或过多气体排放所需的管道和阀门。
[0012]所述催化剂9制成块状固定在氢气发生器7内，或将催化剂制成粉末通过碳材料转换和输送装置8随同碳材料一起加注到氢气发生器7；氢气发生器7底部设置有催化剂回收装置，经过再生处理后催化剂再投入到氢气发生器中循环使用。
[0013]所述氢气发生器7上连通管道和压力传感器，当超压或停止生产时，发生器中的气体通过防爆器14进行泄压排空。
[0014]所述的一种高温高压工况下蒸汽催化制氢新系统的工作方法，具体如下：
[0015]来水经过制水装置1处理制成生产用除盐水，储存在储水器中2，除盐水经过除氧器3后，先通过给水泵4提压，再通过加热升压锅炉5加热加压，温度升高到350℃～650℃变成高温高压蒸汽，通过汽包6调节蒸汽的温度、压力和流量以控制制氢产量和效率，再送入内部设置有催化剂9的氢气发生器7中，与碳材料转换和输送装置8输送来的碳材料发生催化还原反应，制得氢气和二氧化碳混合气体，混合气体进入气体分离器10进行分离，得到高纯度氢气进入氢气储存器11；为确保运行不超温超压，制氢的循环冷却器12持续运行，向氢气发生器7、气体分离器10和集渣器13提供冷却水并进行冷却，确保各设备运行温度和压力控制在正常范围内；防爆器14持续监测压力，制氢产生的渣料送入集渣器13，产生的二氧化碳进入二氧化碳储存器15。
[0016]所述的来水水源是工业水、自来水、河水、地下水或城市中水，经过过滤、澄清、离子交换或深度处理，除去水中杂质，能够满足制氢系统用水要求。
[0017]所述气体分离器10收集氢气发生器产生的混合气体，经过沉降、除尘、淋洗和吸附后，再经过压缩、冷却、物理或化学方式进行分离，得到高纯度的氢气。
[0018]和现有制氢技术相比较，本技术具有如下优点：
[0019]1、采用水作为制氢原料，碳材料作为还原剂，原料来源丰富且容易获取。
[0020]2、采用高效催化剂从而加快反应速度，降低反应条件，提高了制氢效率。
[0021]3、为保证生产安全运行，设置了循环冷却和防爆器，提高了制氢过程安全性。
[0022]4、采用化学或深冷技术，对反应生成的氢气等混合气体进行分离，保证了氢气的纯度。
[0023]5、集渣器对氢气发生器和气体分离器产生的废渣，进行收集并处理，做到了环保排放。
[0024]6、对碳材料进行加工，使得制氢反应高效，提高了碳材料的利用率，减少了碳排放。
[0025]7、制氢系统具有自动控制系统，提高了运行管理水平。
附图说明
[0026]图1是本技术系统的示意图。
具体实施方式
[0027]以下结合附图和具体实施方式对本技术实施做进一步详细说明。
[0028]如图1所示，本技术一种高温高压工况下蒸汽催化制氢新系统，包括制水装置1、储水器2、除氧器3、给水泵4、加热升压锅炉5、汽包6、氢气发生器7、碳材料转换和输送装置8、催化剂9、气体分离器10、氢气储存器11、循环冷却器12、集渣器13、防爆器14和二氧化碳储存器15；所述制水装置1、储水器2、除氧器3、给水泵4、加热升压锅炉5和汽包6依次相连接，汽包6出口与氢气发生器7入口相连，碳材料转换和输送装置8出口与氢气发生器7入口相连，氢气发生器7外设防爆器14，氢气发生器7上端混合气体出口与气体分离器10混合气
体入口相连，气体分离器10氢气出口连接氢气储存器11、二氧化碳出口连接二氧化碳储存器15，氢气发生器7下端渣料出口与集渣器13入口相连，循环冷却器12依次与气体分离器10、氢气发生器7、集渣器13相连形成闭环冷却。
[0029]所述催化剂9为Bi催化剂或者Ti基与CdS的混合型催化剂。
[0030]所述氢气发生器7设有安全压力释放管道和阀门以及催化剂加注装置。
[0031]所述碳材料转换和输送装置8的碳材料转换和输送指将碳原材料经过分选、研磨或气化后，采用气动或水浆方式输送至氢气发生器7中。
[0032]所述防爆器14包括氢气发生器7压力过高或过多气体排放所需的管道和阀门。
[0033]所述催化剂9制成块状固定在氢气发生器7内，或将催化剂制成粉末通过碳材料转换和输送装置8随同碳材料一起加注到氢气发生器7；氢气发生器7底部设置有催化剂回收装置，经过再生处理后催化剂再投入到氢气发生器中循环使用。
[0034]所述氢气发生器7上连通管道和压力传感器，当超压或停止生产时，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温高压工况下蒸汽催化制氢新系统，其特征在于：包括制水装置(1)、储水器(2)、除氧器(3)、给水泵(4)、加热升压锅炉(5)、汽包(6)、氢气发生器(7)、碳材料转换和输送装置(8)、催化剂(9)、气体分离器(10)、氢气储存器(11)、循环冷却器(12)、集渣器(13)、防爆器(14)和二氧化碳储存器(15)；所述制水装置(1)、储水器(2)、除氧器(3)、给水泵(4)、加热升压锅炉(5)和汽包(6)依次相连接，汽包(6)出口与氢气发生器(7)入口相连，碳材料转换和输送装置(8)出口与氢气发生器(7)入口相连，氢气发生器(7)外设防爆器(14)，氢气发生器(7)上端混合气体出口与气体分离器(10)混合气体入口相连，气体分离器(10)氢气出口连接氢气储存器(11)、二氧化碳出口连接二氧化碳储存器(15)，氢气发生器(7)下端渣料出口与集渣器(13)入口相连，循环冷却器(12)依次与气体分离器(10)、氢气发生器(7)、集渣器(13)相连形成闭环冷却。2.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊菀，武忠全，李健博，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：