[发明专利]一种气态碳氢化合物不完全氧化裂解以制备氢气或合成气的方法

说明书

本申请提出了一种气态碳氢化合物不完全氧化裂解以制备氢气或合成气的方法，涉及能源技术领域。其包括以下步骤：将气态碳氢化合物与氧化物混合，输入反应器中，调整反应器中的压缩比和转速，经过不完全氧化反应得到氢气、一氧化碳和其它气体的混合物，所得反应气体被输入到另一个气体处理器中对混合气体进行进一步处理和分离并得到所需的氢气或合成气。此种制氢方法具有无能耗，设备投资少，体积小，易移动，不依赖催化剂等优点。

技术领域

本申请涉及能源技术领域，具体而言，涉及一种氢气或合成气的制备方法。

背景技术

在当今全球节能减排、绿色环保的大潮中，氢能源作为一种清洁、可再生的能源，在各个工业领域都有着广范应用。氢虽然是自然界中存在最多的元素，但由于它体积最小、性质非常活泼，因而它的制备很困难，价格很高，这是限制氢能源产业发展的最大瓶颈。

现有技术中，大部份制备的氢气是由天然气与水经过“蒸汽重整”反应而得到的。在这一过程中，天燃气(甲烷)先被转换成合成气(H₂+CO)。合成气除了可以与水反应生成更多的氢气外，它本身也是一种非常重要的化工原料。将不同比例的氢气和一氧化碳混合，通过费-托反应可以制备出一系列不同的化工产品。

蒸汽重整法是目前最廉价的工业大规模制氢方法。在这个过程中，若产生的CO₂被大部分有效回收并注入地下了，则所得的氢气称为“蓝氢”，否则就称作“灰氢”。除了以上所述两种方法外，其它的制氢方法还包括无二氧化碳排放的甲烷热裂解制氢，电解水制氢和生物质气化制氢等技术。但这些方法或因为高能耗或不易大规模生产等原因而没有得到普遍应用。

天然气(甲烷)蒸汽重整法所生产的氢气占世界氢气总产量的70％，除了高能耗，高排放之外，这一制氢方法还有设备体积大，不能随意移动，所需投资大，依赖催化剂，而且催化剂还容易出现因积碳而失活等问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种气态碳氢化合物不完全氧化裂解以制备氢气或合成气的方法，此种方法具有能耗低，设备投资少，体积小，易移动，不依赖催化剂的优点。

本申请解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本申请提出了一种气态碳氢化合物不完全氧化裂解以制备氢气或合成气的方法，其包括以下步骤：将气态碳氢化合物与氧化剂混合，输入反应器中，调整反应器中的压缩比和转速，进行不完全氧化反应得到混合气体，将混合气体输入气体处理器中，经过过滤和捕获得到氢气或合成气。

相对于现有技术，本申请至少具有如下优点或有益效果：

现有技术中的天然气-水蒸气重整制氢法，主要是将水蒸气与天然气按2.5：1到3：1的摩尔比例混合后输入由耐热不锈钢制成的管道中，这个管道被弯成一个由很多短管排成的阵列并被置入工业燃炉内。控制炉内燃烧使管内温度保持在800～900℃，在镍和Al₂O₃的催化作用下发生下列反应：

CH₄(g)+H₂O(g)＝CO(g)+3H₂(g) ΔH＝206kJ/mol

ΔH为正值，表明这一反应过程需要吸收大量的热，其能耗很高。以上反应产生的CO可以继续与水发生反应：

CO(g)+H₂O(g)＝CO₂(g)+H₂(g) ΔH＝-41kJ/mol

上式中ΔH为负值，表明反应为放热反应。将上两式结合起来，得到总反应如下：

CH₄(g)+2H₂O(g)＝CO₂(g)+4H₂(g) ΔH＝165kJ/mol