[發明專利]一種循環回收反應副產物的化學鏈重整制氫的裝置

在審

• 申請號: 201911296263.0
• 申請日: 2019-12-16
• 公開（公告）號: CN110803680A
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 廖明正;王超
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C01B3/38
• 分類號: C01B3/38;C01B3/36;C01B3/32;B01J20/34;B01J20/04;B01D53/02;B01J23/94;B01J23/755
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 許慶勝

本申請涉及重整制氫的技術領域，尤其涉及一種循環回收反應副產物的化學鏈重整制氫的裝置。本申請包括：第一重整器、第二重整器、再生器、加熱器、副產物回收罐和汽化管；第一重整器的產物出口通過加熱器與副產物回收罐的第一進口管道連接；副產物回收罐的第一出口與汽化管的進口連接；汽化管的出口與第二重整器的反應物進口連接；第二重整器的產物出口與副產物回收罐的第二進口連接；第一重整器和第二重整器的催化劑出口與再生器的催化劑進口連接。本申請提供的裝置，可對反應副產物進行回收并使之能再次得到利用，以便提高化學鏈重整制氫過程中燃料的利用率，而且降低了能耗和減少污染物的排放。

技術領域

本申請涉及重整制氫的技術領域，尤其涉及一種循環回收反應副產物的化學鏈重整制氫的裝置。

背景技術

氫能以其潔凈、高效、高熱值、環境友好等特點，成為能源革命的關注熱點。據國際氫能委員會(Hydrogen Council)預測，到2050年，氫能占全部能源消費的比重將提高到18％，氫經濟的市場規模將達到2.5萬億美元。其中，氫能利用最重要的領域是交通運輸，2050年，交通運輸用氫能占氫能總消費的比重將達到28％。

通過蒸汽重整方法制氫，特點是技術成熟且制取氧的成本低廉，使得這種方法在工業制氫中占有絕對優勢，但由于存在轉化工藝流程長，投資大，水碳比高，能耗大，易燒結以及抗中毒能力低等缺點，本發明專利采用了部分氧化的制氫方法，該反應為一強放熱反應。該過程雖然不可避免有CO和H₂O生成，但可利用水汽變換反應消去。故此本專利發明需配合CO₂吸附劑使用，吸附劑能夠在制氫反應過程中可起到原位脫除主要反應副產物CO₂，促進水汽變換平衡右移的作用，可以提高原料轉化率和氫氣純度。

研究表明，部分氧化反應通常采用的空氣直接接觸氧化過程的安全性和局部過熱問題較為突出，通過把反應所產生的副產物焦油和水蒸氣重新引入，部分氧化反應所放出的熱量可用于補充焦油或水蒸氣重整制氫吸收的熱量，不僅節約能源，而且加速化學反應，降低燃料用量，提高燃料利用率。

基于勒夏特列原理(Le Chatelier's principle)，吸附強化是在氫氣產生的同時通過吸附劑來連續地原位移除CO₂，這樣就使得這種可逆反應的反應平衡朝著向有利于產氫的趨勢移動。這種方法的好處是，除了能夠原位吸附使之被固定，而且能夠大幅度地提高產物中的純度，從而降低了氣體產物進行再分離的成本。并且這種方法也強化了水蒸氣變換反應進而降低產品中CO和CO₂濃度，抑制了甲烷化副反應。另一方面，CO₂的化學吸附一般是放熱反應，這樣就部分補償了重整反應進行時所需的熱量，使整個系統的能量利用更為高效。

國內外廣泛研究的吸附強化甲烷(或天然氣)水蒸氣重整制氫(SE-MSR)已初步證實了這些重要的效應。國內外已公布的專利都基于上述原理，諸如:英國P.Pimenidou和V.Dupont等人發表在2010年Bioresource Technology(P.Pimenidou,etal.,BiorsoureeTechnology，2010年101卷9279-9286頁)研究廢棄餐飲油化學鏈重整制氫并進行原位吸附CO₂，實驗測定了NiO的還原氧化的氧傳遞性能，但其過程采用固定床反應器，進行間歇式操作，而且未涉及任何再生問題。現有的重整制氫技術均未考慮到反應過程中會產生諸如焦油等副產物的問題，沒有考慮反應過程中污染物排放的問題。

發明內容

本申請提供了一種循環回收反應副產物的化學鏈重整制氫的裝置，可對反應副產物進行回收并使之能再次得到利用，以便提高化學鏈重整制氫過程中燃料的利用率，而且降低了能耗和減少污染物的排放。

有鑒于此，本申請第一方面提供了一種循環回收反應副產物的化學鏈重整制氫的裝置，所述裝置包括：

第一重整器、第二重整器、再生器、加熱器、副產物回收罐和汽化管；