[發明專利]一種天然氣水合物化學鏈制備烯烴聯產高純氫氣的方法

在審

• 申請號: 202210369705.5
• 申請日: 2022-04-08
• 公開（公告）號: CN114716294A
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 袁浩然;魏國強;王亞琢;顧菁;張軍;陳勇
• 申請（專利權）人: 南方海洋科學與工程廣東省實驗室（廣州）;中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: C07C11/02
• 分類號: C07C11/02;C07C1/24;C01B3/34;C01B3/40
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 陳潔娣;莫瑤江

本發明公開了一種天然氣水合物化學鏈制備烯烴聯產高純氫氣的方法。該方法通過氧載體制備、化學鏈制烯、化學鏈制氫、氧載體再生等步驟將天然氣水合物氣、液兩相物質清潔、高效地轉化為烯烴平臺化合物和高純氫氣，解決了傳統天然氣水合物開采后高效資源化利用的問題，具有工藝簡單、成本低廉、清潔環保和產物附加值高的優勢，應用前景廣闊。

技術領域

本發明涉及燃料清潔轉化、功能材料和環境保護領域，具體涉及一種天然氣水合物化學鏈制備烯烴聯產高純氫氣的方法。

背景技術

天然氣水合物主要產于海底沉積物和陸上永久凍土帶中，是一種新型潛在能源。全球資源儲量達2.1×10¹⁶m³，具有巨大的開發潛力。人們研究天然氣水合物已有多年歷史，大致經歷了可燃冰發現、實驗室合成、管道堵塞防治、資源調查等階段，部分國家已經進入資源試采階段，且進展喜人。中國在2017年和2020年先后三次對南海神狐地區成功實施海域水合物試采工程，取得試采領域的重大突破，預計在攻克一系列技術、經濟和環境難題后，有望在2030年前后實現商業化開采利用。大力發展天然氣水合物高效利用技術，有望改善現有以煤炭、石油等非清潔能源主導的能源結構，對于保護生態環境和推進“雙碳”戰略具有重要意義。

目前世界各國天然氣水合物調查研究的重點主要集中于發現產地、確定產狀和解釋成因，進而計算資源量等研究。中國發明專利CN202111353480.6公布了一種主動激發式海底水合物儲層垂向含量分布精準評估方法，其特征是裝置旋入海底鉆井中，通過光學測距單元和電阻率單元對激發成天然氣水合物成分及含量進行分析記錄，完成對任意儲層天然氣水合物的賦存與含量的統計和評估。中國發明專利CN202010223932.8公布了一種天然氣水合物分解甲烷泄漏及冷泉生態模擬系統與方法，實現對天然氣水合物形成演化、天然氣水合物分解泄漏涉及的氣體遷移轉化、儲層沉降及冷泉系統發育、冷泉生態系統形成演化等模擬研究。中國發明專利CN202110416250.3公布了一種利用溫壓協同分步降壓開采天然氣水合物的方法，其特征在于通過分步降壓降低熱損耗,提升開采效率。中國專利CN201820407317.0，公布了一種天然氣水合物輸送裝置，可以實現安全、高效地輸運天氣水合物，避免傳統輸送中了管道堵塞的問題。

上述專利涉及天然氣水合物的探測、評估、開采、儲運等流程，但未涉及天然氣水合物后續清潔資源化利用流程。中國發明專利CN201810228343.1公布了一種利用水合物進行天然氣調峰并凈化水質的方法，將具有良好流動性的水合物漿液和具有較好儲氣量的水合物的優勢相結合,實現以固體形式儲存富余天然氣。然而，該方法本質上針對天然氣水合物形成和釋放過程的物理利用。為了實現天然氣水合物的高效、高值化清潔轉化，本發明提供了一種天然氣水合物制備烯烴及高純氫氣的方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種天然氣水合物化學鏈制備烯烴聯產高純氫氣的方法。

本發明采取的技術方案如下：

一種天然氣水合物化學鏈制備烯烴聯產高純氫氣的方法，包括以下步驟：

(1)天然氣水合物經分級減壓釋放得到氣相產物和液相產物；

(2)氣相產物與氧載體、助劑在反應器中通過化學鏈重整制備烯烴，反應區溫度為600～1000℃，反應時間為3～25min；

(3)液相產物與制備烯烴反應后的氧載體反應制備氫氣，反應區溫度為600～1000℃，反應時間為10～30min；

(4)制氫反應后的氧載體通過空氣再生，恢復氧載體中晶格氧。

步驟(1)中，所述的分級減壓是在8～2MPa逐級減壓，溫度范圍為-180℃～常溫。