[发明专利]基于液态储氢材料的双循环连续加氢系统及加氢生产方法

说明书

本发明公开了一种基于液态储氢材料的双循环连续加氢系统及加氢生产方法，属于储氢技术领域。其中的液态储氢材料为咔唑类储氢组分及其加氢产物的混合物，生产方法为：咔唑类储氢组分自储罐一输出后被泵入储罐二，与来自气液分离器后端的部分液相产物混合后被送至固定床反应器，输出的产物经气液分离器后，液态部分为咔唑类储氢组分的加氢产物，一部分加氢产物被输送至后续的产物收集工段，一部分加氢产物被循环至储罐二作为生产液态储氢材料的原料。液态储氢材料在储罐二中混合得到，并立刻被送入固定床反应器以进行后续加氢生产。本发明可对自生产的液态储氢材料完成大批量、高效率、低能耗、连续式加氢生产。

技术领域

本发明属于储氢技术领域，具体涉及一种特定低熔点储氢材料的双循环连续加氢系统及加氢生产方法。

背景技术

氢能作为一种洁净的能源载体，具有利用率高、燃烧热值高、能量密度大、存在广泛以及可储可输等优点。目前，氢能大规模利用的瓶颈在于氢能的储运。目前，氢气的储存主要有气态储氢、液态储氢、固体储氢三种方式。其中，液态有机储氢以高储氢量、安全性好、方便运输、循环性能好等优势在众多的储氢方式中脱颖而出，是现阶段的研发重点。

现有技术中，具备较好应用前景的液态储氢材料是基于咔唑及其衍生物的体系，咔唑类有机物具有较高的储氢密度，其完全加氢产物脱氢反应得到的氢气纯度高，无CO、NH₃等气体生成，是较为理想的有机液体储氢介质。然而未加氢的咔唑类有机物熔点较高，室温下呈现固态，这使得在加氢过程中，大量管道需额外加热，造成了巨大的能源消耗；另外，为保证气液分离器的正常运行，进入气液分离器的产物需常温下为液态，这要求第一次进入气液分离器的产物为保持常温液态必须有较高的储氢量，而无法通过多次产物再循环的方式提高储氢量，受限于催化剂的处理能力，这意味着实际生产中，以纯咔唑类有机物作为储氢材料进行加氢反应的反应规模将很难扩大。为降低咔唑类储氢材料的熔点，通常情况下的解决方式是添加一些添加剂(以低熔点的芳烃类化合物为主)，然而由于芳烃类化合物添加剂与咔唑类组分加脱氢反应温度不同，将大大影响储氢材料催化剂的选择，且易生成杂质气体，影响脱氢反应生成的氢气纯度；且部分添加剂由于发生不完全脱氢反应，还需在脱氢反应后段加装分离装置以分离咔唑类组分和添加剂。

由此可见，上述现有技术还有待于进一步改进。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种基于液态储氢材料的双循环连续加氢生产方法，其选用的液态储氢材料为咔唑类储氢组分及其加氢产物的混合物，由于此类液态储氢材料的特殊组成，此类液态储氢材料的制备工序可直接集成至加氢工序中，且可省略分离工序，通过该方法可完成一类特定低熔点液态储氢材料的制备及加氢生产。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种基于液态储氢材料的双循环连续加氢生产方法，其特征在于，所述的液态储氢材料为咔唑类储氢组分及其加氢产物的混合物，所述的加氢生产方法依次包括以下步骤：

a、准备所需硬件，所述的硬件包括储罐一、储罐二、固定床反应器、气液分离器、氢气缓冲罐、产物收集罐及连接管路，所述的储罐一中用于放置咔唑类储氢组分，所述的储罐二作为材料混合储罐；

b、将储罐一中熔融的咔唑类储氢组分通入所述的固定床反应器中进行反应，向所述的固定床反应器中通入氢气，反应后经所述的气液分离器后得到气相和液相，其中，气相被输送至所述的氢气缓冲罐中，再经所述的氢气缓冲罐送入所述的固定床反应器中循环使用；液相分为两部分，其中一部分收集至所述的产物收集罐中，另一部分通入所述的储罐二中；

c、将储罐一中熔融的咔唑类储氢组分通入所述的储罐二中，与储罐二中的液相即咔唑类储氢组分的加氢产物进行混合后，通入所述的固定床反应器中进行反应，经过气液分离器后得到气相，气相被输送至所述的氢气缓冲罐中，再经所述的氢气缓冲罐送入所述的固定床反应器中循环使用，即为气相循环；所得液相一部分收集至所述的产物收集罐中，另一部分通入所述的储罐二作为生产液态储氢材料的原料；