[发明专利]一种乙醇制氢方法及系统

说明书

本发明提供了一种乙醇催化制氢的方法，包括如下步骤：以无水乙醇为原料，在催化剂作用下发生催化裂解反应，生成氢气和乙酸乙酯的混合气相产物；冷却后进行气液分离，得到混合气相氢气和混合液相乙酸乙酯；将混合气相氢气进入含有脱氧催化剂的除氧装置，用于去除氧气；将混合气相氢气进入制冷机，用于液化其中的乙酸乙酯，分离后灌入所述乙酸乙酯罐；将混合气相氢气加热后进行变压吸附，得到纯净氢气。本发明以无水乙醇为原料，在催化剂作用下发生催化裂解反应，生成氢气和副产物乙酸乙酯，原料成本低，产物收益大。经过多次分离提纯得到纯净的氢气，可直接应用于燃料电池中。

技术领域

本发明涉及氢气制备领域，特别涉及一种由乙醇制备氢气的方法及系统。

背景技术

氢气是未来理想的清洁能源之一，也是重要的化工原料，在加氢反应(煤的液化和汽化、重油的重整等)、阻氧剂、内燃机燃料、制冷剂制造等方面都大量使用。氢气若直接用于燃料，可获得比一般碳氢化合物燃料更高的效率，而且还具有零污染排放的优异性能；将氢气用于氢氧燃料电池则可得到高达45％—60％的化学能-电能转化效率，而一般内燃机的热机效率仅为15％。近年来，由于质子交换膜燃料电池(PEMFC)技术的突破，高效燃料电池动力车样车已陆续出现。随着技术的不断发展，氢能的应用范围必将不断扩大，大力开发氢能具有重大意义。

工业上大量生产氢气的方法是用水蒸汽通过灼热的焦炭，生成的水煤气经过分离得到氢气，电解水或甲烷与水蒸汽作用后生成的物质经分离也可以得到氢。随着对氢能越来越大的需求，近年来又开发出多种新的制氢方式。

在21世纪，氢的需求量将持续增加，最主要的应用可能是燃料电池和燃料电池电动车。燃料电池通过补加燃料实现连续运转，尤其适用于偏远隔绝的地方。这种装置体积小、效率高、排污很少，主要产物是水。然而，燃料电池商业化还存在巨大的障碍，即氢的储存与配给的问题。现有的工业方法难以避免这一困难，解决这些问题的有效办法之一就是通过合适的具有高能量密度的液体燃料的催化转化即时产生氢气。在所有可能利用的液体燃料中，低碳醇如甲醇和乙醇以其含氢量高、廉价、易储存、运输方便而成为最佳选择。甲醇和乙醇理论上都可以通过直接裂解、水蒸汽重整、部分氧化、氧化重整等方式转化为氢气。从长远观点看，乙醇无毒、不含易使燃料电池铂电极中毒的硫、易于储存和运输。因此由乙醇催化制氢必将是一种具有前景的制氢方法。然而，甲醇催化制氢的研究已经受到广泛的关注，相对而言，乙醇催化制氢的研究则还没有受到足够的重视，难度大，已有的积累仅限于热力学理论分析和催化剂与反应的初步探索。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种乙醇催化制氢的方法及系统。

本发明提供的一种乙醇催化制氢的方法，包括如下步骤：

步骤S1：以无水乙醇为原料，在催化剂作用下发生催化裂解反应，生成氢气和乙酸乙酯的混合气相产物；

步骤S2：将步骤S1所得混合气相产物冷却后进行气液分离，得到混合气相氢气和混合液相乙酸乙酯；

步骤S3：将步骤S2所得混合气相氢气进入含有脱氧催化剂的除氧装置，用于去除步骤S2所得混合气相氢气中的氧气；将步骤S2所得混合液相乙酸乙酯灌入乙酸乙酯罐；

步骤S4：将步骤S3所得混合气相氢气进入制冷机，用于液化步骤S3所得混合气相氢气中的乙酸乙酯，乙酸乙酯进一步液化凝结后，将所述液化乙酸乙酯分离，灌入所述乙酸乙酯罐；

步骤S5：将步骤S4所得混合气相氢气加热后进行变压吸附，得到纯净氢气。