一种原位制氢的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种原位制氢的装置以及方法，装置包括：煤粉压实单元，用于将高纯度生石灰粉末与煤粉均匀混合后压实后，按照预定模型输出煤块；打孔单元，用于对煤块进行打孔，获得至少一条水平通孔以及至少一条竖直通孔，水平通孔与水平通孔连通；注入单元，用于将预存的蒸馏水输出；反应单元，用于接收煤块以及注入单元输出的蒸馏水，并在超临界状态在进行反应，并输出反应产物；测量分析单元，与反应单元连接，接收反应产物并进行组分分析，并输出组分参数。通过将高纯度生石灰粉末与煤粉均匀混合后压实后输出煤块，然后水平、竖直打孔并连通，并通入蒸馏水在超临界状态在进行反应，对反应产物进行分析，提高了实验精度。提高了实验精度。提高了实验精度。

【技术实现步骤摘要】
一种原位制氢的装置及方法


[0001]本专利技术涉及制氢
，特别是涉及一种原位制氢的装置及方法。

技术介绍

[0002]煤炭是我国的基础能源和重要原料，在我国一次能源结构中，煤炭将长期是主体能源。现有的煤炭主要是地下开采，到地面发电或远程运输，即使科技水平不断提升，对环境依然较大的污染。
[0003]由于煤炭地下气化可实现煤层原位清洁转化，具有安全性好、投资少、效益高、污染少等技术优势。煤炭地下气化后会得到以一氧化碳、氢气、水、二氧化碳等为主要成分的合成气，气体组成的含量比例受温度、压力和气化剂等条件控制，通常干煤粉气化所产合成气中氢气含量通常不高30％，合成气中氢气的含量较低，此外产生的一氧化碳和二氧化碳等有毒有害气体也会污染环境，增加碳排放。
[0004]目前，国内外对于煤制氢技术，主要采用了将载氧体来进行气体净化、通过钙基吸附剂捕捉二氧化碳和氢气选择性透过膜等方法来提高氢气的含量，也有公开新的煤气化装置和设计与煤层适应的化学转化制氢的通道布置方式和生产方法等等来提高产氢效率，以上方法虽能相对提高氢气的含量，但存在以下问题：
[0005]1)使用钙基吸附剂捕捉二氧化碳的气化装置结构复杂，反应强度低，整体的热效率也低，选择性透过膜的制氢的装置也存在气化强度低的问题，高温高压下氢气分离膜材料要求严格，结合载氧体的气化装置，经济性比较差，制氢效率低下；
[0006]2)较为复杂气化装置的无法有效精确地控制，实验条件更为严苛，改变通道布置方式对实验操作过程要求高，无法对反应过程进行有效监控，可控性低。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供了一种原位制氢的装置及方法，同时能够采集物理模拟实验过程中气体的体积，对产出气体进行精确计量，并对其组分和含量进行测试分析，进一步提高了实验的精确。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种原位制氢的装置，包括：
[0009]煤粉压实单元，用于将高纯度生石灰粉末与煤粉均匀混合后压实后，按照预定模型输出煤块；
[0010]打孔单元，用于对所述煤块进行打孔，获得至少一条水平通孔以及至少一条竖直通孔，所述水平通孔与所述水平通孔连通；
[0011]注入单元，用于将预存的蒸馏水输出；
[0012]反应单元，用于接收所述煤块以及所述注入单元输出的蒸馏水，并在超临界状态在进行反应，并输出反应产物；
[0013]测量分析单元，与所述反应单元连接，接收所述反应产物并进行组分分析，并输出组分参数。
[0014]其中，还包括与所述反应单元连接的温度控制单元，用于检测以及控制所述反应单元的温度。
[0015]其中，还包括设置在所述煤粉压实单元用于控制所述煤块参数的煤块模型控制单元。
[0016]其中，所述测量分析单元包括流量计、气体计量仪、气相色谱仪、质谱分析仪、3D扫描仪、元素分析仪和扫描电子显微镜。
[0017]其中，所述温度控制单元包括PC控制器、温度传感器以及压力传感器。
[0018]其中，所述注入单元包括注入泵、中间容器和高精度液体计量仪，所述注入泵控制所述中间容器中的蒸馏水输出到所述高精度液体计量仪，并精确控制所述高精度液体计量仪的蒸馏水输出到所述反应单元。
[0019]其中，所述反应单元包括高温高压反应釜以及设置在所述高温高压反应釜的温度探针、加热带和隔热层，所述加热带用于承载以及加热所述煤块，所述隔热层对所述高温高压反应釜进行内外隔热，所述温度探针用于检测所述煤块的温度信息。
[0020]其中，还包括与所述煤粉压实单元、所述打孔单元、所述注入单元、所述反应单元和所述测量分析单元连接的显示器，用于显示所述煤粉压实单元、所述打孔单元、所述注入单元、所述反应单元和所述测量分析单元的状态参数。
[0021]除此之外，本申请的实施例还提供一种原位制氢的方法，包括：
[0022]将高纯度生石灰粉末与煤粉均匀混合后压实后，按照预定模型输出煤块；
[0023]对所述煤块进行打孔，获得至少一条水平通孔以及至少一条竖直通孔，所述水平通孔与所述水平通孔连通；
[0024]将所述煤块放入反应釜并通入蒸馏水在超临界状态在进行反应，输出反应产物；
[0025]对所述反应产物进行组分分析，并输出组分参数。
[0026]其中，所述煤块为圆柱体煤块，直径为6cm
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8cm，长度为8cm
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10cm，所述水平通孔的宽度为2cm
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2.5cm，所述竖直通孔的宽度为2cm
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2.5cm。
[0027]本专利技术实施例所提供的原位制氢的装置及方法，与现有技术相比，具有以下优点：
[0028]所述原位制氢的装置及方法，通过将高纯度生石灰粉末与煤粉均匀混合后压实后输出煤块，然后水平、竖直打孔并连通，并通入蒸馏水在超临界状态在进行反应，对反应产物进行分析，提高了实验精度，由于同时能够采集物理模拟实验过程中气体的体积，对产出气体进行精确计量，并对其组分和含量进行测试分析，进一步提高了实验的精确。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1为本专利技术实施例提供的原位制氢的装置的一个实施例的结构示意图；
[0031]图2为本专利技术实施例提供的原位制氢的装置的一个实施例的连接结构示意图；
[0032]图3为本专利技术实施例提供的原位制氢的方法的一个实施例的步骤流程示意图。
具体实施方式
[0033]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0034]请参考图1
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3，图1为本专利技术实施例提供的原位制氢的装置的一个实施例的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的原位制氢的装置的一个实施例的连接结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的原位制氢的方法的一个实施例的步骤流程示意图。
[0035]在一种具体实施方式中，所述原位制氢的装置，包括：
[0036]煤粉压实单元10，用于将高纯度生石灰粉末与煤粉均匀混合后压实后，按照预定模型输出煤块；
[0037]打孔单元20，用于对所述煤块进行打孔，获得至少一条水平通孔以及至少一条竖直通孔，所述水平通孔与所述水平通孔连通；
[0038]注入单元30，用于将预存的蒸馏水输出；
[0039]反应单元40，用于接收所述煤块以及所述注入单元30输出的蒸馏水，并在超临界状态在进行反应，并输出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种原位制氢的装置，其特征在于，包括：煤粉压实单元，用于将高纯度生石灰粉末与煤粉均匀混合后压实后，按照预定模型输出煤块；打孔单元，用于对所述煤块进行打孔，获得至少一条水平通孔以及至少一条竖直通孔，所述水平通孔与所述水平通孔连通；注入单元，用于将预存的蒸馏水输出；反应单元，用于接收所述煤块以及所述注入单元输出的蒸馏水，并在超临界状态在进行反应，并输出反应产物；测量分析单元，与所述反应单元连接，接收所述反应产物并进行组分分析，并输出组分参数。2.如权利要求1所述原位制氢的装置，其特征在于，还包括与所述反应单元连接的温度控制单元，用于检测以及控制所述反应单元的温度。3.如权利要求2所述原位制氢的装置，其特征在于，还包括设置在所述煤粉压实单元用于控制所述煤块参数的煤块模型控制单元。4.如权利要求3所述原位制氢的装置，其特征在于，所述测量分析单元包括流量计、气体计量仪、气相色谱仪、质谱分析仪、3D扫描仪、元素分析仪和扫描电子显微镜。5.如权利要求4所述原位制氢的装置，其特征在于，所述温度控制单元包括PC控制器、温度传感器以及压力传感器。6.如权利要求5所述原位制氢的装置，其特征在于，所述注入单元包括注入泵、中间容器和高精度液体计量仪，所述注入泵控制所述中间容器中的蒸馏水输出到所述高精度液体计量仪，并精确控制所述高精度液体计量仪的蒸馏水输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆晨，刘慧卿，王祚琛，陈强，刘邹慧，沈旭东，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：