一種利用熔融鹽制備氫氣的方法技術

本發明專利技術公開了一種利用熔融鹽制備氫氣的方法，包括以下步驟：1）熔融鹽反應制氫：將經過預處理的含碳原料以及氧化劑通入熔融鹽介質中，在熔融鹽反應爐內反應制氫；2）氣體分離：將步驟（1）得到的富氫氣通入氣體分離裝置，分離其中的雜質氣體，得到氫氣；3）雜質氣體回用：將步驟（2）分離出來的雜質氣體通入熔融鹽反應爐中循環利用。本發明專利技術將原料氣化與制氫制備兩個過程合并在同一個反應器內進行，步驟少操作更為簡單；同時利用強堿熔融鹽對S、Cl、Br等污染物的轉化吸收特性進行污染物原位脫除，因此本方法尤其適用于利用高S、Cl等污染物含量的原料制氫。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及能源利用
，尤其涉及一種利用熔融鹽制備氫氣的新方法。本方法尤其適用于利用S、Cl等污染物含量較高的原料制取氫氣。
技術介紹
隨著社會經濟的發展，人們對清潔能源的要求日益迫切。氫氣作為一種能量密度大、能量轉換效率高、產物清潔的優質二次能源，受到高度的重視。氫氣的生產已經形成了相當的規模。世界氫氣產量約5000億立方米，其中天然氣制氫2400億立方米，占48%，石油重整制氫1500億立方米，占30%，煤氣化制氫900億立方米，占18%，采用可再生能源制氫200億立方米,約占5%。隨著化石燃料資源的大量開采，世界化石能源資源預計會在未來幾百年內開采完。對可以利用傳統化石，同時也能利用其它燃料，尤其是低品位、含有大量污染物的能源，高效清潔制備二次能源-氫能的技術需求必將越來越迫切。專利CN200810096294. 7公開了一種制氫方法，該方法整合了催化蒸汽重整器和氣化器的制氫。在催化蒸汽重整器中以高生產速率或設計生產能力產生氫。然后將催化蒸汽重整器降負載運轉至設計生產能力的一部分，同時在氣化器產生所需的氫。在催化蒸汽重整器處于降負載運轉狀態期間，更多的由氣化器流出物形成的含氫物流被作為進料引入催化蒸汽重整器，從而減少處于降負載運轉狀態的催化蒸汽重整器所需的進料流量。該方法流程較長，操作較為復雜。專利CN200710066387. O公開了一種利用甲烷在熔融鹽體系中制取氫氣及合成氣的新方法。該專利技術利用太陽能聚光裝置或者其它加熱方式為熱源，將堿金屬碳酸鹽加熱熔融，以甲烷為原料，金屬氧化物粉末為氧化甲烷的氧源，在熔融鹽反應器中，熔融鹽作為反應介質，甲烷作為還原劑，將金屬氧化物還原為金屬單質并同時獲得合成氣，還原后金屬單質再送進水分解反應器里面，與水發生反應，獲得氫氣及該金屬的氧化物，再將該金屬氧化物回送到熔融鹽反應器中，讓該金屬氧化物再次與甲烷反應，還原為金屬單質及合成氣，金屬單質再與水發生水解反應，又獲得金屬單質，如此循環反復，形成整套化學循環制取氫氣及合成氣的新方法。在該方法中氫氣通過金屬單質與水反應制備，熔融鹽僅作為反應蓄熱介質使用，并沒有作為含碳原料使用。上述專利均未涉及采用高S、Cl等污染物含量原料，利用熔融鹽作為反應介質一步法制取氫氣。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術無法利用高S、Cl等污染物含量原料，原料適應性差，操作過程較為復雜等缺點，提供一種利用熔融鹽制備氫氣的新方法。為實現以上目的，本專利技術采取了以下的技術方案本專利技術利用熔融鹽制備氫氣的方法，包括以下步驟I)熔融鹽反應制氫將經過預處理的含碳原料以及氧化劑通入熔融鹽介質中，在熔融鹽反應爐內氣化制備富氫氣體；含碳原料在Li、Na、K等堿金屬催化作用下氣化，氣化產物以不凝氣體為主，液體產物產量較少。含碳原料預處理的優選方式為液體原料優選通過霧化噴嘴噴射入熔融鹽反應器內，固體原料優選先粉碎到50目以下再通入熔融鹽反應器內，以保證含碳原料在反應器內與氧化劑迅速反應氣化。2)氣體分離將步驟(I)得到的富氫氣體通入氣體分離裝置，分離其中的雜質氣體，得到氫氣。從熔融鹽內反應器出來的氣體主要成分為H2及少量CH4,H2是本方法的目標氣體。CH4主要是原料在裂解過程中產生，生成的CH4在熔融鹽中反應性較低，導致在熔融鹽反應器內制備的氣體中含有部分的CH4。一般來說氣體體積組成為H285% 95%，CH45% 15%，以及極少量的C02、C2H4等，在本步驟中目標氣體H2被分離出來。3)雜質氣體回用將步驟(2)分離出來的雜質氣體，其主要成分是CH4、CO2, C2H4等，通入熔融鹽反應爐中循環利用。所述步驟(I)中的氧化劑選自以下的ー種或幾種成分的組合富氧空氣、氧氣、水蒸氣。所述步驟(I)中通入含碳原料中的氧化劑的量與含碳原料的化學當量比在O. 25 O. 35之間。化學當量比的定義是指把理論上燃料完全燃燒所需要的氧化劑量定義為1，實際燃燒時供給燃料的氧化劑量與理論量的比值即為“化學當量比”。化學當量比在該范圍內時可以保證含碳原料被完全氣化，以保證較高的氣化效率。所述步驟(I)中的含碳原料可以選自以下的一種或幾種的組合液體原料，包 括生物油、重油；或固體原料，包括煤、生物質、固體廢棄物。同時由于本方法采用的反應介質為強堿性熔融鹽，熔融鹽介質可以通過如下反應吸收原料中的S、Cl、Br等酸性物質M0H+HC1 — MC1+H20本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用熔融鹽制備氫氣的方法，包括以下步驟：(1)熔融鹽反應制氫：將經過預處理的含碳原料以及氧化劑通入熔融鹽介質中，在熔融鹽反應爐內氣化制備富氫氣體；所述熔融鹽介質為Li、Na、K或其他堿金屬的一種以上氫氧化物的混合物，或為Li、Na、K或其他堿金屬的碳酸鹽與氫氧化物的混合物；且所述的熔融鹽介質中至少含有一種堿金屬的氫氧化物，其比例不小于混合物總質量的10%；(2)氣體分離：將步驟（1）得到的富氫氣體通入氣體分離裝置，分離其中的雜質氣體，得到氫氣。(3)雜質氣體回用：將步驟（2）分離出來的雜質氣體通入熔融鹽反應爐中循環利用。

【技術特征摘要】
1.一種利用熔融鹽制備氫氣的方法，包括以下步驟 (1)熔融鹽反應制氫將經過預處理的含碳原料以及氧化劑通入熔融鹽介質中，在熔融鹽反應爐內氣化制備富氫氣體；所述熔融鹽介質為Li、Na、K或其他堿金屬的一種以上氫氧化物的混合物，或為Li、Na、K或其他堿金屬的碳酸鹽與氫氧化物的混合物；且所述的熔融鹽介質中至少含有一種堿金屬的氫氧化物，其比例不小于混合物總質量的10% ； (2)氣體分離將步驟(I)得到的富氫氣體通入氣體分離裝置，分離其中的雜質氣體，得到氫氣。(3)雜質氣體回用將步驟(2)分離出來的雜質氣體通入熔融鹽反應爐中循環利用。2.如權利要求I所述的利用熔融鹽制備氫氣的方法，其特征在于所述步驟(I)中含碳原料的預處理為液體原料優選通過霧化噴嘴噴射入熔融鹽反應器內，固體原料優選先粉碎到50目以下再通入熔融鹽反應器內...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王小波，趙增立，劉安琪，武宏香，李海濱，陳勇，
申請(專利權)人：中國科學院廣州能源研究所，
類型：發明
國別省市：