[發明專利]甲烷重整系統

有效

• 申請號: 201610112216.6
• 申請日: 2016-02-29
• 公開（公告）號: CN105776133B
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發明（設計）人: 郝勇;王宏圣
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: C01B3/26
• 分類號: C01B3/26
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 曹玲柱

1.一種甲烷重整系統，其特征在于，包括：

氫氣分離裝置(1)，其內側腔室分為第一類區域和第二類區域，其中，第一類區域的氫分壓小于甲烷和水蒸氣重整反應時第二類區域的氫分壓；

二氧化碳分離裝置(3)，其內側腔室分為第三類區域和第四類區域，其中，第三類區域的二氧化碳分壓要小于甲烷和水蒸氣重整反應時第四類區域的二氧化碳分壓，并且，第四類區域的進口連接至第二類區域的出口，第四類區域的出口連接至第二類區域的進口，

其中，甲烷和水蒸氣進入氫氣分離裝置(1)的第二類區域，發生甲烷重整反應，生成的氫氣進入第一類區域，重整反應平衡向正向移動，未反應氣體繼續反應；而后，第二類區域內反應后的氣體進入二氧化碳分離裝置(3)的第四類區域，分離氫氣后剩余的二氧化碳進入第三類區域；而后，第四類區域內的剩余氣體重新進入氫氣分離裝置(1)的第二類區域進行甲烷重整反應。

2.根據權利要求1所述的甲烷重整系統，其特征在于：

所述第一類區域加入吸收氫氣物質，或連接真空泵，或通入惰性氣體或氧化性氣體，從而使該第一類區域的氫分壓小于甲烷和水蒸氣重整反應時第二類區域的氫分壓；和/或

所述第三類區域加入吸收二氧化碳物質，或連接真空泵，或通入惰性氣體或還原性氣體，從而使該第三類區域的二氧化碳分壓小于甲烷和水蒸氣重整反應時第四類區域的二氧化碳分壓。

3.根據權利要求1所述的甲烷重整系統，其特征在于：

所述氫氣分離裝置(1)的內側腔室由透氫膜分隔為兩類區域，其中，所述第一類區域為透氫膜分離側的類區域；所述第二類區域為透氫膜原料氣供給側的類區域；

所述二氧化碳分離裝置(3)的內側腔室由透二氧化碳膜分隔為兩類區域，其中，所述第三類區域為透二氧化碳膜分離側的類區域，所述第四類區域為透二氧化碳膜原料氣供給側的類區域。

4.根據權利要求1所述的甲烷重整系統，其特征在于，還包括：換熱器(2)，對于該換熱器(2)：

其熱氣體入口連接至第二類區域的氣體出口，其熱氣體出口連接至第四類區域的氣體進口；

其冷氣體入口連接至第四類區域的氣體出口，其冷氣體出口連接至第二類區域的氣體進口。

5.根據權利要求1所述的甲烷重整系統，其特征在于，還包括：

熱量提供裝置，用于提供熱量供所述氫氣分離裝置(1)中的重整反應所需，其熱量由太陽能、核能、化石能源或工業廢熱提供。

6.根據權利要求5所述的甲烷重整系統，其特征在于，所述熱量提供裝置為太陽能聚光裝置(4)；

該太陽能聚光裝置(4)將太陽光聚焦于氫氣分離裝置(1)的透氫膜原料氣供給側，將太陽能轉換為熱能供其中的重整反應所需。

7.根據權利要求6所述的甲烷重整系統，其特征在于，所述太陽能聚光裝置(4)為以下的一種或多種的組合：槽式太陽能聚光器、塔式太陽能聚光器、碟式太陽能聚光器和菲涅爾式太陽能聚光器。

8.根據權利要求1所述的甲烷重整系統，其特征在于，所述氫氣分離裝置(1)中的第二類區域和/或所述二氧化碳分離裝置(3)中的第四類區域作為重整反應區域；

其中，每一類區域包含至少一區域，在重整反應區域采用施加電位差或者電離反應物的方式降低反應溫度。

9.根據權利要求3、6、7中任一項所述的甲烷重整系統，其特征在于，所述透氫膜材料選自于以下材料中的一種：

ZrO₂-TiO₂-Y₂O₃；

SrCe_xTm_1-xO_3-δ，其中0≤x≤1，0≤δ＜3；

SrCe_xYb_1-xO_3-α，其中0≤x≤1，0≤α＜3；和

Pd。

10.根據權利要求3所述的甲烷重整系統，其特征在于，所述透二氧化碳膜材料選自于以下材料中的一種：

摻雜熔融碳酸鹽的La_1-xSr_xCo_1-yFe_yO_3-δ，其中0≤x≤1，0≤δ＜3；

摻雜Y₂O₃和熔融碳酸鹽的ZrO₂；

摻雜Gd₂O₃和摻雜熔融碳酸鹽的CeO₂。