[發明專利]一種電解水耦合富甲烷氣體制氫設備和制氫方法

在審

• 申請號: 202210512013.1
• 申請日: 2022-05-11
• 公開（公告）號: CN115011981A
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 劉春花;董新東;譚麗;石玉林
• 申請（專利權）人: 浦江思欣通科技有限公司
• 主分類號: C25B9/19
• 分類號: C25B9/19;C25B9/65;C25B1/04;C01B3/56;C01B3/38;C01B3/36
• 代理公司: 金華市婺實專利代理事務所(普通合伙) 33340
• 代理人: 胡恩晗

1.一種電解水耦合富甲烷氣體制氫設備，其特征在于：包括用于將水電解得到濕熱氫氣和濕熱氧氣的電解水制氫模塊，用于將富甲烷氣體和濕熱氧氣一起作為原料混合進行多重整反應生成合成氣的多重整制氫模塊，用于將濕熱氫氣和多重整制氫步驟的反應產物一同進入換熱器的換熱模塊，用于將多重整制氫步驟得到的合成氣與電解水制氫步驟得到的濕熱氫氣通過換熱步驟換熱處理后通過氣液分離裝置進行除水得到富氫混合氣的分離模塊，用于將富氫混合氣進行凈化提純的氫氣提純模塊。

2.根據權利要求1所述的電解水耦合富甲烷氣體制氫設備，其特征在于：還包括將氫氣提純模塊產生的馳放氣通過發電設備進行發電，產生的電并回電解水制氫模塊的電解槽的電源線路上的馳放氣發電模塊。

3.根據權利要求1所述的電解水耦合富甲烷氣體制氫方法，其特征在于：所述多重整制氫模塊包括重整反應器、脫硫反應器、中低溫變換反應器、以及相應的催化劑和配套流量控制系統，所述重整反應器進料流量控制系統包括甲烷氣流量控制器、空氣流量控制器和進料水泵。

4.一種根據權利要求1-3中任一所述的電解水耦合富甲烷氣體制氫設備的制氫方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一：電解水制氫：水作為原料通入電解槽電解得到濕熱氫氣和濕熱氧氣；

步驟二：多重整制氫：富甲烷氣體和步驟一得到的濕熱氧氣一起作為原料混合進入重整反應器中進行多重整反應，生成合成氣；

步驟三：換熱：將步驟一電解水制氫裝置的濕熱氫氣和步驟二多重整制氫的反應產物一同進入換熱器，與冷水進行換熱，換熱產生的熱水循環利用于步驟二的重整反應；

步驟四：分離：步驟二得到的合成氣與步驟一得到的濕熱氫氣通過步驟三換熱處理后一同進入分離步驟，通過氣液分離裝置進行除水得到富氫混合氣，同時將產生的水作為原料，循環回到步驟一中的電解槽中繼續用于電解制氫；

步驟五：氫氣提純：將步驟四得到的富氫混合氣進行凈化提純，得到高純度的氫氣。

步驟六：馳放氣發電：將步驟五氫氣提純裝置產生的馳放氣通過發電設備進行發電，產生的電并回步驟一的電解槽的電源線路上，用于電解工作來調整綠電供電不穩情況。

5.根據權利要求4所述的電解水耦合富甲烷氣體制氫方法，其特征在于：所述電解水制氫步驟采用堿性電解水或質子交換膜電解水。

6.根據權利要求4所述的電解水耦合富甲烷氣體制氫方法，其特征在于：所述多重整制氫步驟主要包括重整反應、脫硫反應、中低溫變換反應。

7.根據權利要求4所述的電解水耦合富甲烷氣體制氫方法，其特征在于：所述富甲烷氣體原料為天然氣或沼氣或煤層氣或頁巖氣。

8.根據權利要求4所述的電解水耦合富甲烷氣體制氫方法，其特征在于：所述多重整反應中的氧/甲烷比為0.1～2，反應溫度為750-950℃，壓力為0.05-3.0MPa，空速為500-8000h^-1，其中所述氧為氧氣和水中的氧元素之和。

9.根據權利要求4所述的電解水耦合富甲烷氣體制氫方法，其特征在于：所述氫氣提純步驟采用膜分離和變壓吸附分離中的一種或兩種方式的結合，將步驟四得到的富氫混合氣中的甲烷、一氧化碳、二氧化碳及微量雜質脫除，得到高純度的氫氣。