天然气重整系统以及方法技术方案

本发明专利技术提供一种天然气重整系统以及方法，将天然气重整中产生的二氧化碳利用至共电解(Co

【技术实现步骤摘要】
天然气重整系统以及方法


[0001]本专利技术涉及一种天然气重整系统以及方法，具体地，涉及一种将天然气重整中产生的二氧化碳利用至共电解(Co
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electrolysis)装置的天然气重整系统以及方法，从而降低二氧化碳的排放量并通过共电解生成的合成气来实现向重整器供给热量以及额外地生产氢。

技术介绍

[0002]由于温室气体的排放以及地球温室效应等问题，可代替化石燃料的新再生能源的开发以及普及的必要性正在提升，而作为清洁能源的氢则备受瞩目。氢的能量密度较高，将来其作为能源的重要性会不断提高。氢是地球中存在最多的元素，其以化石燃料、生物质以及水等多种形态存在。为了将氢作为燃料而使用，不仅仅是通过经济的方法，通过将环境影响最小化的方法来生产氢极为重要。氢的生产方法分为通过化石燃料重整反应来生产的传统方法和利用生物质以及水来生产的可再生方法。利用化石燃料的氢的生产中可以利用湿润重整反应、自热重整反应、部分氧化反应以及气化反应等热化学方法。当今氢市场中，通过重整器来生产氢占大部分比率。
[0003]大韩民国公开专利公报第2016
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0068122中，公开了利用焦炉煤气的氢PSA尾气的氢制备方法，具体地，包括：从焦炉煤气(COG)回收氢，并将剩余的尾气(Off
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Gas)进行捕集的步骤；水蒸气重整反应步骤；水煤气转换反应步骤以及氢变压吸附(PSA)工序步骤。
[0004]如上所述，利用化石燃料的氢生产过程中，二氧化碳的排放是必然的，由于强有力的环境制度，特别是温室气体分配制度，在国内外对于再生能源的兴趣正在增加，而基于天然气的具有效率性和经济性的清洁能源生产技术开发极其重要。
[0005]由此，如大韩民国公开专利公报第2020
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0084068号中所公开，最近开发有对化石燃料重整的二氧化碳不进行排放而是进行捕集的技术，然而，为了分离并储存所捕集的二氧化碳则需要额外的储存空间，从而存在重整器的容量越大则越不容易提供该储存空间的问题。

技术实现思路

[0006]技术问题
[0007]本专利技术的目的在于提供一种天然气重整系统以及方法，将天然气重整中产生的二氧化碳利用至共电解(Co
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electrolysis)装置，从而降低二氧化碳的排放量，并通过共电解生成的合成气来实现向重整器供给热量以及额外地生产氢。
[0008]本专利技术所要实现的技术问题并不限于以上所述的技术问题，本领域技术人员将通过以下记载能够更加明确地理解没有涉及到的其他技术问题。
[0009]技术方案
[0010]为了实现所述技术问题，本专利技术一实施例提供一种天然气重整系统，包括：重整器，用于将天然气通过水蒸气重整反应(steam reforming)转化为包含氢和一氧化碳的重
整气；水蒸气发生器，用于对从所述重整器的燃烧器排出的燃烧气进行热交换以生成水蒸气；水煤气转换反应器，用于将所述重整气的一氧化碳和水蒸气通过水煤气转换反应转化为氢和二氧化碳；氢分离器，用于从所述水煤气转换反应器供给的气体中分离出氢；二氧化碳分离器，用于从所述氢分离器供给的氢已被分离的气体中分离出二氧化碳；以及共电解装置，用于接收所述二氧化碳分离器分离的二氧化碳和水蒸气并通过共电解反应生产包含氢和一氧化碳的合成气以及氧。
[0011]根据一个实施例，将所述水蒸气发生器生成的水蒸气分别供给至所述重整器、所述水煤气转换反应器以及所述共电解装置。
[0012]根据一个实施例，将所述共电解装置生成的合成气的至少一部分供给至所述重整器的燃烧器并进行燃烧。
[0013]根据一个实施例，将所述共电解装置生成的剩余的合成气供应至水煤气转换反应器的前端。
[0014]根据一个实施例，将所述共电解装置生成的氧供给至所述重整器的燃烧器。
[0015]根据一个实施例，将所述二氧化碳分离器中二氧化碳已被分离的剩余气体供给至所述重整器的燃烧器。
[0016]根据一个实施例，所述氢分离器以及所述二氧化碳分离器可以利用变压吸附(PSA；pressure swing adsorption)。
[0017]根据一个实施例，所述共电解装置接收利用再生能源生产的电力。
[0018]根据本明的另一实施例，提供一种天然气重整方法，包括：燃烧步骤，燃烧燃料以生成燃烧气；重整步骤，接收所述燃烧气的热量并将天然气通过水蒸气重整反应(steam reforming)转化为包含氢和一氧化碳的重整气；水蒸气发生步骤，与所述燃烧气进行热交换以生成水蒸气；水煤气转换反应步骤，将所述重整气的一氧化碳和水蒸气通过水煤气转换反应转化为氢和二氧化碳；氢分离步骤，从所述水煤气转换反应步骤供给的气体中分离出氢；二氧化碳分离步骤，从所述氢分离步骤供给的氢已被分离的气体中分离出二氧化碳；以及共电解反应步骤，接收所述二氧化碳分离步骤中分离的二氧化碳和水蒸气并通过共电解反应来生产包含氢和一氧化碳的合成气及氧。
[0019]根据一个实施例，将所述水蒸气发生步骤中生成的水蒸气分别供给至所述重整步骤、所述水煤气转换步骤以及所述共电解变换反应步骤。
[0020]根据一个实施例，将所述共电解反应步骤中生成的合成气的至少一部分作为燃料供给至所述燃烧步骤。
[0021]根据一个实施例，将所述共电解反应步骤中生成的剩余的合成气供给至所述水煤气转换反应步骤。
[0022]根据一个实施例，将所述共电解反应步骤中生成的氧供给至所述燃烧步骤。
[0023]根据一个实施例，将所述二氧化碳分离步骤中二氧化碳已被分离的剩余气体供给至所述燃烧步骤。
[0024]根据一个实施例，所述氢分离步骤以及所述二氧化碳分离步骤可以利用变压吸附(PSA；pressure swing adsorption)进行。
[0025]根据一个实施例，所述共电解反应步骤中接收利用再生能源生成的电力。
[0026]专利技术效果
[0027]根据本专利技术，将天然气重整中产生的二氧化碳利用至共电解(Co
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electrolysis)装置中，从而降低二氧化碳的排放量，即使没有额外的能够隔离二氧化碳的储存空间，也能够自主利用分离的二氧化碳。也就是说，能够生产天然气重整过程中温室气体排放降低的蓝氢。
[0028]另外，将共电解所生成的合成气的一部分供给至重整器以使用作为燃烧用燃料，从而减少作为燃烧用燃料的天然气的使用量并维持重整器的反应温度，将剩余的合成气供给至水煤气转换反应器的前端以额外地生产氢，从而提高氢的生产量。
[0029]本专利技术的效果并不限于以上所述效果，应该理解的是，还可以包括从本专利技术的详细说明或者权利要求中记载的专利技术的构成可推论出的所有效果。
附图说明
[0030]图1是显示根据本专利技术一实施例的天然气重整系统的示意图。
[0031]图2是显示图1的天然气重整系统中共电解装置的固体氧化物共电解槽的示意图。
[0032]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天然气重整系统，其特征在于，包括：重整器，用于将天然气通过水蒸气重整反应转化为包含氢和一氧化碳的重整气；水蒸气发生器，用于对从所述重整器的燃烧器排出的燃烧气进行热交换以生成水蒸气；水煤气转换反应器，用于将所述重整气的一氧化碳和水蒸气通过水煤气转换反应转化为氢和二氧化碳；氢分离器，用于从所述水煤气转换反应器供给的气体中分离出氢；二氧化碳分离器，用于从所述氢分离器供给的氢已被分离的气体中分离出二氧化碳；以及共电解装置，用于接收所述二氧化碳分离器分离的二氧化碳和水蒸气并通过共电解反应生产包含氢和一氧化碳的合成气以及氧。2.根据权利要求1所述的天然气重整系统，其特征在于，将所述水蒸气发生器生成的水蒸气分别供给至所述重整器、所述水煤气转换反应器以及所述共电解装置。3.根据权利要求1所述的天然气重整系统，其特征在于，将所述共电解装置生成的合成气的至少一部分供给至所述重整器的燃烧器并进行燃烧。4.根据权利要求3所述的天然气重整系统，其特征在于，将所述共电解装置生成的剩余的合成气供应至水煤气转换反应器的前端。5.根据权利要求1所述的天然气重整系统，其特征在于，将所述共电解装置生成的氧供给至所述重整器的燃烧器。6.根据权利要求1所述的天然气重整系统，其特征在于，将所述二氧化碳分离器中二氧化碳已被分离的剩余气体供给至所述重整器的燃烧器。7.根据权利要求1所述的天然气重整系统，其特征在于，所述氢分离器以及所述二氧化碳分离器利用变压吸附。8.根据权利要求1所述的天然气重整系统，其特征在于，所述共电解装置接收利用再生能源生产的电力。9.一种天然气重整方法，其特征在于，包括：燃烧步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘庭硕，金裕锡，金昞衍，
申请(专利权)人：斗山恒能有限公司，
类型：发明
国别省市：