[發明專利]超臨界水氣化制氫氣相產物的變壓吸收分離系統及方法

有效

• 申請號: 202010167624.8
• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN111217332B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發明（設計）人: 王樹眾;徐甜甜;李艷輝;李建娜;張熠姝;蔣卓航;崔成超
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C01B3/50
• 分類號: C01B3/50;C01B3/52;C10J3/00;C10K1/00;B01D53/18;B01D53/14
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

一種超臨界水氣化制氫氣相產物的變壓吸收分離系統，超臨界水氣化反應器出口與換熱器熱流體側入口連接，換熱器熱流體側出口與三相分離器的入口連接，反應物料沿換熱器冷流體側進入超臨界水氣化反應器，三相分離器的液相和固相出口接后續單元，氣相出口接調壓器的入口，調壓器的出口接高壓水吸收器一的入口，高壓水吸收器一的氣相出口依次經氣路閥門一和氣體減壓閥后分為兩路，一路經氣路閥門二接高純H管路，另一路經氣路閥門三接深度分離器的入口，高壓水吸收器一的液相出口經液體減壓閥接CO2解析器的入口，CO2解析器的液相出口通過水路閥門一回接高壓水吸收器一，本發明可在高壓條件下實現氣相產物逐級變壓吸收分離，提高能量利用效率。

技術領域

本發明屬于超臨界水氣化制氫技術領域，特別涉及一種超臨界水氣化制氫氣相產物的變壓吸收分離系統及方法。

背景技術

隨著地球化石能源的日益枯竭和環境的不斷惡化，急需找到一種新型無污染的能源作為化石燃料的替代品，發展氫能已成為能源轉型共識。氫能因其絕對無污染的燃燒特性備受人們關注，于是各種制氫工藝應運而生。一般制氫工藝或資源浪費嚴重，或產氫速率較低得不到大規模推廣，而超臨界水氣化制氫工藝因具有反應快、氣化率高、過程清潔等優勢逐漸進入人們的視野。作為一種環境友好型，資源節約型的新型制氫技術，超臨界水氣化制氫具有優良的推廣前景。

目前常規的氣體分離技術，如變壓吸附技術因其可以得到純度很高的氫氣在國內外得到廣泛應用，是近年國內外發展最成熟，成本較低的氣體分離方法，但是其操作壓力比較低，一般在1.0-3.0MPa之間。同時，膜分離技術由于膜的化學和熱穩定性差，選擇性和通量不高，處理量有限，產品純度低，且耐壓性有限，因此多用于低壓條件進行氣體分離。而超臨界水氣化制氫系統的合成氣產物壓力在25MPa或以上，采用常規方法進行氫氣分離提純，則合成氣需進行降壓，將大量浪費系統壓能。在工業化超臨界水氣化系統中，為了平衡投資和運行效果，在高壓條件下進行氣體分離成為超臨界水氣化制氫技術亟待突破的關鍵問題。

發明內容

為了克服上述現有技術只能在低壓條件下進行氣體分離而浪費系統大量壓能的缺點，本發明的目的在于提供一種超臨界水氣化制氫氣相產物的變壓吸收分離系統及方法，可在高壓條件下實現氣相產物逐級變壓吸收分離，降低超臨界水氣化系統設備成本，提高能量利用效率，降低氣相產物分離系統能量輸入，實現超臨界水氣化系統的氣相產物高效、低耗能分離。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種超臨界水氣化制氫氣相產物的變壓吸收分離系統，包括換熱器2，換熱器2熱流體側入口與超臨界水氣化反應器1出口連接，換熱器2熱流體側出口與三相分離器3的入口連接，反應物料沿換熱器2冷流體側進入超臨界水氣化反應器1，三相分離器3的液相和固相出口接后續單元，氣相出口接調壓器13的入口，調壓器13的出口接高壓水吸收器一4的入口，高壓水吸收器一4的氣相出口依次經氣路閥門一14和氣體減壓閥6后分為兩路，一路經氣路閥門二19接高純H₂管路，另一路經氣路閥門三20接深度分離器7的入口，高壓水吸收器一4的液相出口經液體減壓閥8接CO₂解析器9的入口，CO₂解析器9的氣相出口接CO₂為主的氣體管路，CO₂解析器9的液相出口通過水路閥門一16回接高壓水吸收器一4。

進一步地，所述高壓水吸收器一4的氣相出口分為兩路，一路接氣路閥門一14的入口，另一路經氣路閥門四15接高壓水吸收器二5，高壓水吸收器二5的氣相出口接氣體減壓閥6的入口，高壓水吸收器二5的液相出口經液體減壓閥8接CO₂解析器9的入口，CO₂解析器9的液相出口通過水路閥門二17回接高壓水吸收器一4。

進一步地，根據氣體組分情況，在所述高壓水吸收器二5后串聯更多個高壓水吸收器。

進一步地，所述CO₂解析器9的液相出口設置高壓水泵10。