[發明專利]一種鋁水反應連續制氫裝置及方法

有效

• 申請號: 201610773552.5
• 申請日: 2016-08-31
• 公開（公告）號: CN107777660B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 王昊辰;王海波
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
• 主分類號: C01B3/08
• 分類號: C01B3/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種鋁水反應連續制氫裝置及方法，連續制氫裝置包括：鋁粉倉、反應器、廢液罐、堿液罐、甲醇罐和蒸發罐；鋁粉倉底部經鋁粉進料管線和閥門連接反應器頂部，反應器頂部又分別與堿液進料管線和氫氣排出管線連接，反應器底部經管線和閥門連接廢液罐頂部，廢液罐下部經管線和泵連接蒸發罐的中上部，蒸發罐頂部經管線連接甲醇罐頂部，甲醇罐頂部又與新甲醇進料管線連接，甲醇罐底部經管線和閥門連接廢液罐頂部，蒸發罐底部經管線和泵連接堿液罐的中上部，堿液罐底部經管線和閥門連接反應器頂部，堿液罐頂部連接新堿液進料管線。本發明裝置特點是結構簡單、能夠穩定產氫、工作液可循環且節能降耗。

技術領域

本發明涉及一種連續制氫裝置及方法。

背景技術

目前的制氫方法主要有電解水制氫、化石燃料制氫和生物制氫等方法。但這些方法都有不足，如成本高、環境污染嚴重等。電解水制氫的原料來源廣泛，成本較低，但電解水制氫的動力來源是電能，其制氫效率只有75%~85%，能耗很高。化石燃料制氫是目前工業制氫的主要方法，其原理是利用石油、天然氣或煤等化石燃料催化重整制氫。其中甲烷制氫運用最廣泛，但會生成二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫等有毒有害氣體，而且能耗也較高，不符合可持續發展的理念。生物制氫的方式包括光解水制氫、光發酵制氫、暗發酵制氫等，但由于相關技術尚未完善，連續性和穩定性一直是困擾其工業應用的主要問題。

21世紀，隨著石化資源的日益枯竭和環境的日益惡化，新能源的開發和利用已經越來越被人們所重視。氫能作為新能源的代表之一，具有可存儲、可再生和熱值高等特點。

鋁是地殼中含量最高的金屬元素，且密度較低（2.7kg/m³），具有能量密度大、成本低和易保存等特點。

CN104276541A開發了一種基于鋁合金與水反應的可控制氫裝置，該裝置利用自身壓力來進行氫氣發生和產氫速率的調節，但無法實現工作液的循環使用，產生了大量廢工作液，直接導致了產氫成本過高。

CN103482567A開發了一種連續制氫裝置及運行方法，該方法保證了產氫進料過程的連續性，但無法保證整個裝置的連續運轉。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種鋁水反應連續制氫裝置及方法，本發明裝置特點是結構簡單、能夠穩定產氫、工作液可循環且節能降耗。

本發明的鋁水反應連續制氫裝置，包括：鋁粉倉、反應器、廢液罐、堿液罐、甲醇罐和蒸發罐；

鋁粉倉底部經鋁粉進料管線和閥門連接反應器頂部，反應器頂部又分別與堿液進料管線和氫氣排出管線連接，反應器底部經管線和閥門連接廢液罐頂部，廢液罐下部經管線和泵連接蒸發罐的中上部，蒸發罐頂部經管線連接甲醇罐頂部，甲醇罐頂部又與新甲醇進料管線連接，甲醇罐底部經管線和閥門連接廢液罐頂部，蒸發罐底部經管線和泵連接堿液罐的中上部，堿液罐底部經管線和閥門連接反應器頂部，堿液罐頂部連接新堿液進料管線。

本發明的鋁水反應連續制氫裝置中，所述的鋁粉倉用于儲存鋁粉或鋁合金粉；反應器用于鋁粉或鋁合金粉與堿液發生反應；廢液罐用于存儲反應廢液；堿液罐用于儲存堿液；甲醇罐用于儲存甲醇；蒸發罐用于加熱廢液。

本發明裝置中，反應器內設有絲網，用于承載鋁粉或鋁合金，絲網在反應器內的液面上漂浮。

本發明同時提供一種鋁水反應連續制氫方法，包括如下內容：來自鋁粉倉的鋁粉與來自堿液罐的堿液在反應器內反應，生成氫氣和偏鋁酸鹽，氫氣自反應器頂部排出進入氫氣收集裝置，偏鋁酸鹽溶液進入廢液罐，同時將甲醇罐的甲醇引入廢液罐，偏鋁酸鹽在甲醇水溶液中分解成相應的堿和氫氧化鋁，氫氧化鋁以沉淀形式沉降于廢液罐底部，相應堿的甲醇水溶液進入蒸發罐，在蒸發罐中，甲醇以蒸汽形式排出，經冷凝后進入甲醇罐中循環使用，剩余的液相（堿液）進入堿液罐循環使用。