一种制氢方法技术

本发明专利技术公开一种制氢的方法，所述方法包括如下内容：水蒸气经磁化处理后进入蒸汽反应器同蒸汽反应器顶部进入的还原态的载氧体接触进行反应，获得氢气和氧化态的载氧体；所述氢气和未反应的水蒸气同蒸汽反应器上部流出，经分离后获得氢气；所述氧化态的载氧体从反应器底部排出经还原后循环回蒸汽反应器。所述方法能够显著提高化学环制氢的产率。能够显著提高化学环制氢的产率。

【技术实现步骤摘要】
一种制氢方法


[0001]本专利技术涉及一种制氢方法，具体地说涉及一种水蒸气还原反应制氢的方法。

技术介绍

[0002]化学链制氢是一种具有工业化前景的制氢技术，它是一种制氢兼顾二氧化碳捕集的新技术。它把天然气蒸汽重整反应分成三步进行，分别在两个反应器中得到氢气和二氧化碳，不需要气体分离，具有制氢效率高、氢气纯度高、二氧化碳零排放的优点，非常符合现在及未来制氢技术的发展要求。经过十多年的研发，美国建成了全球首家工业化示范装置，离工业化应用越来越近。综合考虑能源、资源和环境三方面，天然气作为化学链制氢的燃料是最佳选择，但是在经济性上还有待提高。
[0003]CN201610457306.9提供一种化学链制氢的工艺装置及方法，所述工艺装置包括两个燃料反应器、蒸汽反应器和空气反应器，燃料反应器Ⅰ的出气口与燃料反应器Ⅱ的进气口连接，两燃料反应器的载氧体出口连接蒸汽反应器的载氧体进口，蒸汽反应器与空气反应器连接。采用上述工艺装置，控制燃料反应器Ⅰ内的反应温度为750~800℃，燃料反应器Ⅱ内的反应温度为650~750℃，将燃料气在燃料反应器内的反应分成两段，较一般工艺条件的反应温度（850~950℃）大大降低，减少了能量消耗，并使燃料气向二氧化碳的转化更为彻底，提高了CH4转化率和CO2选择性。
[0004]CN201010118131.1采用生物质气化制氢与化学链燃烧相结合，实现二氧化碳低成本分离；以金属氧化物为热载体和氧载体在三床之间循环，实现物质和能量的分级利用。系统主要包括空气反应器、燃料反应器、移动床气化炉、气固分离装置、气体净化装置、氢气分离装置以及后续利用装置。系统既能实现制氢，又能实现CO2近零排放制氢，从而实现生物质的高效清洁利用。
[0005]CN201610209319.4公开了一种切换式化学链制氢装置，包括并联连接的至少三个化学链反应器和至少两个CaO反应器，每个化学链反应器分别设有五个进口和五个出口，CaO反应器分别设有一个进口和两个出口，所述进口和出口均通过阀门与不同的气体管路相连。采用本专利技术的装置，可通过载氧体被还原、氧化的循环过程实现制氢，将反应分为反应时长相同的三个反应阶段，并控制每个化学链反应器分别处于不同的阶段，从而实现制氢的循环和连续化生产。本专利技术的装置实现了载氧体的固定化反应，避免了载氧体在各反应器中流动引发的磨损，提高了载氧体利用率；设计巧妙，实现了连续化生产，提高了反应器利用率。
[0006]CN201610499615.2公开了一种生物质热解
‑
化学链燃烧制备高纯氢气的装置及方法，包括生物质热解单元、化学链制氢单元和余热回收单元，生物质热解单元包括立式料仓、螺旋给料器、回转窑热解反应器和高温过滤器；化学链制氢单元包括进气端气路切换系统、至少一个固定床反应器和尾气端气路切换系统，其中固定床反应器由三个平行的固定床反应器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ构成，他们依次连续经历燃料还原
‑
水蒸汽氧化
‑
空气燃烧阶段(水蒸汽吹扫阶段)；余热回收单元包括余热锅炉、冷却器和气液分离器。本专利技术由生物质制备氢气的
工艺流程短，热解气进入化学链制氢单元制得的含氢产物，经简单冷凝除水后即可得到高纯氢气，无复杂的气体净化装置，制氢成本低。
[0007]CN201610128875.9公开了一种基于金属载氧体的化学链制氢装置及方法，可实现制取高纯度的氢气，同时达到二氧化碳内分离的效果。装置包括空气反应器、旋风分离器、一级燃料反应器、二级燃料反应器、气化反应器和隔离器；其方法为在空气反应器内还原态载氧体与空气氧化反应，生成氧化态载氧体，经旋风分离器气固分离后，氧化态载氧体颗粒进入一级燃料反应器；在一级燃料反应器内载氧体与燃料气还原反应生成还原态载氧体；一级燃料反应器内的载氧体在二级燃料反应器内被燃料气进一步还原，并通过二级燃料反应器进入气化反应器；在气化反应器内还原态载氧体与水蒸汽进行制氢反应，生成氢气及还原态载氧体；气化反应器内的还原态载氧体通过隔离器返回空气反应器。
[0008]CN201610209320.7公开了一种集成切换式化学链制氢装置，包括一个集成化学链反应器和两个CaO反应器，集成化学链反应器内部分为三个反应器，每个反应器分别设有五个进口和五个出口，CaO反应器分别设有一个进口和两个出口，所述进口和出口均通过阀门与不同的气体管路相连。采用本专利技术的装置，可通过载氧体被还原、氧化的循环过程实现制氢，将反应分为反应时长相同的三个反应阶段，并控制集成化学链反应器内部的三个反应器分别处于不同的阶段，从而实现制氢的循环和连续化生产。本专利技术的装置实现了载氧体的固定化反应，避免了载氧体在各反应器中流动引发的磨损，提高了载氧体利用率；设计巧妙，加强了反应器之间的热量传递，实现了连续化生产。
[0009]CN201610499611.4公开了一种铁基载氧体深度还原的化学链制氢装置及方法，该装置包括进气端气路切换系统、四个依序排列的固定床反应器和尾气端气路切换系统，有两个固定床反应器处于还原阶段，在保证燃料完全燃烧的前提下，提高铁基载氧体的固相转化率。四个固定床反应器依次处于燃料还原、深度还原、水蒸汽氧化和空气燃烧阶段（水蒸汽吹扫阶段），进而实现连续高效地化学链制氢过程。本专利技术中铁基载氧体的还原固相转化率得到大幅度提高，单位载氧体的产氢强度明显增加，装置产氢效率有效改善，在无复杂的气体净化装置下，获得高纯氢气，制氢成本降低。
[0010]CN201820266134.1公开一种燃料化学链制氢系统，包括两个完全相同的化学链燃烧反应器，化学链燃烧反应器包括外管和与外管同轴设置的内管，内管充填有第一载氧体，外管与内管之间的夹层充填有第二载氧体；内管的上端连接有水蒸气导入管道和燃料导入管道，内管的下端连接有气体导出管道。当第一化学链燃烧反应器导入水蒸气与还原态载氧体进行载氧体的氧化反应时，第二化学链燃烧反应器导入燃料与氧化态载氧体进行载氧体的还原反应。本技术的燃料化学链制氢系统工艺简单、反应器紧凑且易于小型化，可高效率地从气态或者液态燃料制取纯氢气。
[0011]综上所述，化学环制氢技术取了了显著的进步，但是制氢效率仍有待进一步提高。

技术实现思路

[0012]为解决现有技术中化学链制氢工艺过程中制氢效率不高，本专利技术提供一种制氢方法，所述方法能够显著提高化学环制氢的产率。
[0013]一种制氢的方法，所述方法包括如下内容：水蒸气经磁化处理后进入蒸汽反应器同蒸汽反应器顶部进入的还原态的载氧体接触进行反应，获得氢气和氧化态的载氧体；所
述氢气和未反应的水蒸气同蒸汽反应器上部流出，经分离后获得氢气；所述氧化态的载氧体从反应器底部排出经还原后循环回蒸汽反应器。
[0014]上述方法中，所述水蒸气可以通过液态水汽化的方式来获得，例如通过蒸发或者沸腾的形式获得水蒸气，优选通过蒸发的方式获得水蒸气，进一步优选通过多级蒸发的方式获得水蒸气。
[0015]上述方法中，所述水蒸气经磁化处理后进入蒸汽反应器具体为水蒸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制氢的方法，其特征在于：所述方法包括如下内容：水蒸气经磁化处理后进入蒸汽反应器同蒸汽反应器顶部进入的还原态的载氧体接触进行反应，获得氢气和氧化态的载氧体；所述氢气和未反应的水蒸气同蒸汽反应器上部流出，经分离后获得氢气；所述氧化态的载氧体从反应器底部排出经还原后循环回蒸汽反应器。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述水蒸气通过液态水汽化的方式来获得。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：通过蒸发或者沸腾的形式获得水蒸气，优选通过蒸发的方式获得水蒸气，进一步优选通过多级蒸发的方式获得水蒸气。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述水蒸气经磁化处理后进入蒸汽反应器具体为水蒸气通过磁化器后进入蒸汽反应器。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述磁化器设置的磁场的磁感应强度为1000
‑
5000GS，优选1200
‑
4000GS，进一步优选1500
‑
3000GS。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：水蒸气通过磁化管后进入蒸汽反应器同蒸汽反应器顶部进入的还原态的载氧体接触进行反应。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述蒸汽反应器的反应条件如下：反应温度为600
‑
1000℃，优选650
‑
800℃；水蒸气体积空速为300
‑
3000 h
‑1，优选500
‑
2000 h
‑1，载氧体流动速度20g/min
‑
200g/min，优选50g/min
‑
150g/min。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述氧化态的载氧体同还原性气体在燃料反应器内接触进行反应，制得还原态的载氧体，优...

【专利技术属性】
技术研发人员：李杰，李红营，郭志芳，刘全杰，杨超，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：