[发明专利]一种利用甲烷和水为原料生产氢气的方法

权利要求书

1.一种利用甲烷和水为原料生产氢气的方法，其特征是，以水和甲烷为原料，以三氧化二铁为循环反应物料生产氢气，

具体包括以下步骤：

(1)氧化铁用氢气还原为纯铁

将氧化铁均匀的装填在主反应塔中；将氢气通入主反应塔底部，100-700℃下与主反应塔中的氧化铁发生反应，生成纯铁和水蒸气；

未反应的氢气和生成的水蒸汽从主反应塔顶部离开进入气体分离装置，氢气循环使用，水蒸汽经冷却后储存备用；

(2)甲烷和铁发生碳化反应生成碳化铁和氢气

待主反应塔中的氧化铁全部转化为纯铁后，将氢气切换为甲烷气体从主反应塔底部进入，300-800℃下与纯铁进行碳化反应，生成碳化铁和氢气；

未反应的甲烷和生成的氢气从主反应塔顶部离开，进入气体分离装置；分离后的甲烷循环使用，氢气经净化后送入氢气储存罐；

(3)水蒸气与碳化铁发生氧化反应生成氧化铁、二氧化碳和氢气

待主反应塔中的纯铁全部转化为碳化铁后，将甲烷气体切换为水蒸汽并从主反应塔底部引入，与碳化铁100-500℃下进行反应，生成氧化铁、二氧化碳和氢气；

未反应的水蒸汽、生成的氢气和二氧化碳从主反应塔顶部离开，进入气体分离装置，分离出的水蒸汽循环使用，分离出的氢气和二氧化碳分别送入相应储罐；

(4)到此，完成一个循环反应，进入下一个循环反应。

2.如权利要求1所述的一种利用甲烷和水为原料生产氢气的方法，其特征是，所述主反应塔为固定床反应器或流化床反应器。

3.如权利要求1所述的一种利用甲烷和水为原料生产氢气的方法，其特征是，所述气体分离装置包括采用变压吸附法、物理吸收法、化学吸收法、低温蒸馏法或者膜分离法的分离装置。

4.如权利要求3所述的一种利用甲烷和水为原料生产氢气的方法，其特征是，所述气体分离装置为采用膜分离法的分离装置。

5.如权利要求1所述的一种利用甲烷和水为原料生产氢气的方法，其特征是，所述步骤(1)反应温度为300-500℃。

6.如权利要求1所述的一种利用甲烷和水为原料生产氢气的方法，其特征是，所述步骤(2)反应温度为400-500℃。

7.如权利要求1所述的一种利用甲烷和水为原料生产氢气的方法，其特征是，所述步骤(3)反应温度为150-250℃。

8.如权利要求1-7中任意一项所述的一种利用甲烷和水为原料生产氢气的方法，其特征是，所述步骤(1)(2)(3)的反应压力为0-0.5Mpa。

9.如权利要求8所述的一种利用甲烷和水为原料生产氢气的方法，其特征是，所述步骤(1)(2)(3)的反应压力为0.1Mpa。