[發明專利]一種室溫穩定的半籠形水合物在氫氣分離提純中的應用

在審

• 申請號: 201610040298.8
• 申請日: 2016-01-21
• 公開（公告）號: CN105565271A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發明（設計）人: 王衛星;李亮;黃浩鑫;丁子先
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C01B3/52
• 分類號: C01B3/52
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅觀祥

技術領域

本發明屬于能源環保材料技術領域，具體涉及一種室溫穩定的半籠形水合 物在氫氣分離提純中的應用。

背景技術

隨著化工、石油冶金及電子工業的飛速發展，地球上的化石燃料已日趨枯 竭，且其燃燒產生的CO₂和SO₂等氣體也造成了嚴重的環境污染，因此，人類迫 切需要開發一種環境友好的新能源。氫氣作為高效、潔凈的二次能源，有著以 下特性：(1)燃燒的產物是水,，無環境污染，被認為是21世紀最有應用前景 的潔凈能源；(2)質量輕，熱值高，利用效率高；(3)可以經濟有效地貯存和 輸送，金屬氫化物作為其貯存介質，同時又具有化學能熱能和機械能相互轉化 的功能。憑借這些優越的性能，氫氣的用途十分廣泛，不僅是重要的化工原料， 如通過加氫裂化、加氫精制，加氫脫硫、催化加氫等，可以合成一系列石油行 業的下游產品；而且可利用其還原性來冶煉有色金屬，液氫還可作為高效能燃 料，成為動力火箭的推進劑。因此，現代工業對氫氣特別是高純氫的需求量日 益增多。氫氣特別是高純氫的制取成為當前的研究熱點，而氫氣分離過程作為 高純氫氣制備技術中一個十分關鍵的環節，更是引起眾多研究者的興趣，并越 來越受到重視。

目前，氫氣分離的主要方法有低溫分離法(也稱深冷法)、選擇吸附法、金 屬氫化物凈化法和膜分離法。低溫分離法是在低溫條件下，利用原料氣組分的 相對揮發度差(沸點差)，使部分氣體冷凝,從而達到分離的目的。但在分離低 沸點氣體混合物時，操作溫度低，能耗高。選擇吸附法是利用吸附劑只吸附特 定氣體，從而實現氣體的分離，它包括低溫吸附法、變壓吸附法和低溫吸收法， 但。，，低溫吸附法和低溫吸收法的設備投資大、能耗高、成本高、操作復雜，變壓 吸附法的氫氣回收率低。金屬氫化物凈化法是利用儲氫合金在低溫下對氫進選 擇性化學吸收，生成金屬氫化物，氫氣中的其它雜質氣體則分離于氫化物之外， 隨廢氫排出，金屬氫化物在稍高溫度(約100℃)發生分解反應釋放出氫，從而 實現氫的分離，但在氫的純化過程中存在氫化物合金與各種非氫雜質不相容性 的問題，因此，氫化物分離法對原料的預處理要求較高。膜分離法是利用膜對 特定氣體組分具有選擇性滲透和擴散的特性來實現氣體分離和純化的目的，但 在氫氣的純化過程中壓力損失大，分離效率低。

總的來說，現存的分離氫氣的方法都存在著不同程度的問題，如能耗高、 設備投資大、運行成本高、操作復雜、分離效率低、吸收劑對設備的腐蝕性強 等。這些問題直接或間接地影響了其在工業生產中的應用。因而急需開發一種 分離效率高、操作條件溫和、能耗低、設備腐蝕小、投資和運營成本低的新途 徑，新方法。

發明內容

為了解決以上現有技術的缺點和不足之處，本發明的目的在于提供一種室 溫穩定的半籠形水合物在分離提純氫氣中的應用。本發明利用室溫穩定的半籠 形水合物對氫氣進行分離提純，氫氣分離的效率高、操作條件溫和、能耗低、 設備腐蝕小。

本發明采用四異戊基季銨鹽作為穩定劑與促進劑分離提純氫氣，具有形成 壓力低，室溫穩定性好，氫氣分離效率高等優點。

本發明目的通過以下技術方案實現：

一種室溫穩定的半籠形水合物在氫氣分離提純中的應用，具體包括以下步 驟：將室溫穩定的半籠形水合物置于高壓反應釜內，向高壓反應釜中通入高壓 混合氣體進行反應，得到固態半籠形水合物和氫氣；所述混合氣體由氫氣和雜 質氣體組成。

所述室溫穩定的半籠形水合物，由30～95wt％的水和5～70wt％的四異戊基季 銨鹽組成。

所述四異戊基季銨鹽為四異戊基溴化銨、四異戊基氟化銨或四異戊基氯化 銨中的一種以上。

所述雜質氣體為CO₂、CH₄、H₂S或C₂H₆中的一種以上。

所述混合氣體中H₂的體積百分含量為1～99％。

所述混合氣體與半籠形水合物的氣液比為(0～1)：1；氣液比為常壓下氣 體體積與液體體積之比。

所述高壓混合氣體的壓力為1～10兆帕；

所述的反應溫度為10～40℃；

所述反應時間為30～250分鐘。