[发明专利]一种生物质链式循环制氢装置及其工艺无效
| 申请号： | 201310137309.0 | 申请日： | 2013-04-18 |
| 公开（公告）号： | CN103193202A | 公开（公告）日： | 2013-07-10 |
| 发明（设计）人： | 王文举;邢兵 | 申请（专利权）人： | 南京理工大学 |
| 主分类号： | C01B3/02 | 分类号： | C01B3/02 |
| 代理公司： | 南京理工大学专利中心 32203 | 代理人： | 朱显国 |
| 地址： | 210094 *** | 国省代码： | 江苏;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 一种 生物 链式 循环 装置 及其 工艺 | ||
技术领域
本发明涉及生物质能源利用技术领域，特别是一种生物质链式循环制氢工艺及装置。
背景技术
随着氢能的开发和利用，氢能的来源越发重要，制氢技术在整个氢能系统中占有极其重要的地位。天然气水蒸气重整（Steam Methane Reforming：SMR）是目前最成熟的制氢技术之一，提供了全世界所使用的大部分氢气，其中的主要反应如下：
重整反应：CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）
水汽变换：CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）
参照以上反应方程，根据化学反应平衡移动原理，如果能够将反应中产生的CO2实时的吸收除去，则传统的水蒸气重整反应的热力学限制被打破，重整反应和水汽变换将向有利于H2产生的方向移动，促进了重整反应，提高了原料的利用率，增加了氢气的产量和纯度，与此同时也可以实现CO2的捕集。与传统的水蒸气重整反应相比，吸附增强式重整反应具有以下多个优点：
1）水汽变换和CO2的吸收都是放热反应，放出的热量可以供给重整反应，实现整个反应的热中性。
2）产物中的CO转化率明显提高，降低了CO的浓度，生产得到高纯氢气（95%以上），简化了制氢流程，省去了提纯设备，降低了生产成本。
3）由于CO2的吸附增强作用，可以降低整个反应的温度和压力，由此降低了对设备的要求，减少了生产成本。
同时为了实现能量来源的清洁可再生，人们将目光投向了生物质能，生物质乙醇作为可再生的原料被用来生产氢能，于是提出了生物质乙醇水蒸气重整制氢。同甲烷水蒸气重整制氢一样，在反应前预先将乙醇加热气化，使气态的乙醇和水蒸气混合，然后进行反应，其主要反应如下：
脱水反应：C2H5OH（g）→C2H4（g）+H2O（g）
脱氢反应：C2H5OH（g）→C2H4O（g）+H2（g）
乙醛重整反应：C2H4O（g）+3H2O（g）→2CO2（g）+5H2（g）
乙醛裂解反应：C2H4O（g）→CH4（g）+CO（g）
甲烷重整反应：CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）
乙醇不完全重整反应：C2H6O（g）+H2O（g）→2CO（g）+4H2（g）
水汽变换：CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）
甲烷裂解反应：CH4（g）→C+2H2（g）
专利1：一种吸附增强甲烷水蒸气重整制氢反应装置及方法（CN 102070125 A，申请日2011.03.03）公开了一种在格栅式流化床反应器内进行吸附强化甲烷水蒸气重整反应制氢的方法，该方法的反应原料为甲烷，任然属于传统的化石能源。
专利2：一种生物质气化制氢系统及方法（CN 101774542 A，申请日2010.03.04）公开了一种直接使用固态生物质作为原料，通入高温水蒸气气化制氢，但是该工艺以金属氧化物在三床中循环利用来传递氧和热量，装置结构复杂，设备要求高，且生产效率较低。
专利3：近零排放的固体燃料无氧气化制氢方法（CN 1235792 C，申请日2003.11.12）直接以煤或生物质为原料进行热解，通过CaO吸附CO2，没有催化作用，生产效率较低；且在无氧环境下气化产物十分复杂，杂质气体过多，氢气产率偏低。
综上所述，现有的制氢工艺存在生产效率低、资源浪费、装置结构复杂、制备氢气杂质气体多等问题，亟待解决。
发明内容
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