一种制氢工艺方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种制氢工艺方法，所述工艺方法为原料气在铁粉存在下进入热解反应器发生反应，反应流出物经分离后得到气相物料和固相物料，气相物料经硫捕集器回收得到单质硫后进入脱硫设备，与吸收剂发生反应，得到富氢气体和富吸收液，富吸收液进入再生塔，得到再生后的吸收剂和解吸气；固相物料送入磁场分离器，分离后得到硫化亚铁和铁粉。本发明专利技术还提供一种制氢工艺系统。本发明专利技术所述制氢工艺方法及系统可以提高H

Process and system for producing hydrogen

The present invention provides a method for hydrogen production process, the process for raw gas in the presence of iron powder into the pyrolysis reactor reaction, the reaction effluent after separation by gas phase material and solid materials, gas phase material by sulfur trap recovery of elemental sulfur into the desulfurization equipment, react with absorbent, get hydrogen rich gas and rich absorption liquid, rich absorption liquid into the regeneration tower, obtained after regeneration of absorbent material into solid settlement suction; magnetic separator, iron sulfide and iron powder obtained after separation. The invention also provides a hydrogen production process system. The method and system for hydrogen production can improve H

【技术实现步骤摘要】
一种制氢工艺方法及系统
本专利技术涉及环保
，尤其是涉及酸性气处理过程中制氢的新技术。
技术介绍
硫化氢是石油天然气开采、石油化工、煤化工等行业中广泛存在的一种污染环境的有毒气体，生产过程中必须对其进行回收处理。工业上对硫化氢回收处理主要有两类方法，即Claus法和湿式吸收法：Claus法主要是将H2S经部分不完全氧化及交换反应转化为单质硫和水；湿式吸收工艺则是一种在液相中直接用氧化剂氧化H2S的方法。这两类硫回收方法的缺点是过程能耗大，氢气未得到回收利用。鉴于此，已有大量学者开展研究，期望寻求一种能同时从H2S中既回收利用S又回收H2的工艺方法。H2S分解制氢的主要方法有热分解法、电化学分解法、光催化分解法等，其中最直接、最普遍的方法是通过催化、非催化或超绝热燃烧方法对H2S进行热分解。H2S的催化热分解是指H2S气体在过渡金属硫化物上进行热分解反应，但由于受化学平衡影响，H2S分解率低，因而系统中氢气平衡浓度较低；H2S直接热分解是在非催化条件下通过热裂解将H2S分解为S及H2，由于H2S分解成单质硫及氢反应需吸热，是热力学不利反应，只有在很高的温度下才有较高的分解率，据文献报道，欲使H2S通过直接热分解法获得50%以上分解率，反应温度必须超过1658K；超绝热分解法是H2S在无催化剂及外加热源的情况下，利用多孔介质超绝热燃烧技术实现H2S分解，该技术由于引入空气进行燃烧，使得H2S中H2并未得到完全回收利用。鉴于H2S热分解制氢技术存在上述不足，开发一种硫化氢分解率高、易工业应用的H2S分解制氢技术显得尤为迫切。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术之不足，提供一种以酸性气为原料的制氢工艺方法及系统。本专利技术提供一种制氢工艺方法，所述工艺方法包括如下内容：（1）原料气由热解反应器的下端入口进入热解反应器，铁粉经预热至800-1200℃后进入热解反应器，铁粉在原料气的作用下在热解反应器内自下而上流动，所述原料气与铁粉接触发生反应；（2）步骤（1）得到的反应流出物经热解反应器内分离后得到气相物料I和固相物料I；（3）步骤（2）分离得到的气相物料I进入气固分离器进行进一步分离，得到气相物料II和固相物料II；（4）步骤（3）分离得到的气相物料II经换热冷却后进入硫捕集器回收得到单质硫，经过回收单质硫后的气相物料III进入脱硫设备，与吸收剂逆流接触发生反应，得到富氢气体和富吸收液；（5）步骤（4）得到的富吸收液进入再生塔，得到再生后的吸收剂和解吸气；（6）步骤（2）分离得到的固相物料I和步骤（3）分离得到的固相物料II送入磁场分离器，分离后得到硫化亚铁和铁粉。本专利技术方法中，步骤（1）所述热解反应器包括反应管和壳体，所述反应管部分伸入到壳体内部，伸入到壳体内部的反应管上端出口与壳体之间留有间隙，所述反应管和壳体之间的间隙内设置有内筒，所述内筒固定在壳体上，所述反应管与内筒之间留有间隙，所述间隙为反应后物料的通道，所述内筒与壳体之间也留有间隙，且所述内筒外壁和壳体内壁之间设置挡板，所述挡板分别固定在壳体内壁上和内筒外壁上。上述热解反应器中，所述伸入到壳体内部的反应管上端出口与内筒上端之间留有间隙。上述热解反应器中，所述反应管的直径为内筒直径的25%～50%，所述内筒的直径为壳体直径的20%～60%。上述热解反应器中，所述伸入到壳体内部的反应管长度为壳体长度的20%～50%，内筒长度为壳体长度的20%～50%。上述热解反应器中，所述挡板多层交错布置在壳体内壁与内筒外壁上，且相邻两层挡板的投影存在部分重叠区域，所述挡板与竖直面的夹角为10°～70°，优选为25°～45°。所述挡板外端高于内端，挡板的内端为锯齿型结构。本专利技术方法中，所热解反应器外壁采用保温措施，确保反应器处于绝热环境。本专利技术方法中，步骤（1）所述铁粉从反应管的侧壁的2～6个不同高度的位置进入反应管。本专利技术方法中，步骤（1）所述原料气为富含硫化氢的气体，其中硫化氢体积含量为40%～100%，具体可以为炼厂的酸性气，含硫化氢废气等，所述原料气在进入热解反应器前可以进行预处理，脱除其中的H2O、O2、固体杂质。本专利技术方法中，步骤（1）中所述铁粉的粒径为1-5mm。本专利技术方法中，步骤（1）所述铁粉在进入热解反应器前与步骤（2）分离得到的固相物料换热。本专利技术方法中，步骤（1）中所述原料气与步骤（3）得到的气相物料II换热后再进入热解反应器。本专利技术方法中，步骤（3）中所述气固分离器可以为旋风分离器或旋流分离器，可设置1-5级，优选2-3级，分离得到的固相物料送至磁场分离器进一步处理。本专利技术方法中，所述脱硫设备可以为吸收塔、超重力旋转床、旋流分离器中的一种或几种。本专利技术方法中，脱硫设备所用吸收剂可以为乙醇胺、二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺中的一种或几种。本专利技术方法中，步骤（5）得到的再生后的吸收剂返回脱硫设备循环使用，解吸气可以循环回热解反应器。本专利技术方法中，所述磁场分离器中设置垂直固体微粒滑落方向的磁场，利用磁场吸引固体微粒中铁粉，改变其运动轨迹，由于磁场不能对FeS产生吸引力，不影响FeS运动轨迹，因而可使铁粉及FeS粉末分开。本专利技术方法中，步骤（6）得到的铁粉经加热后返回热解反应器。本专利技术方法中，步骤（6）所述的磁场分离器设置1个以上，优选设置2-3个，分离得到的FeS粉末可作产品送出装置。本专利技术还提供一种制氢系统，所述系统包括进料预处理器、热解反应器、气固分离器、硫捕集器、脱硫设备、再生塔、磁场分离器，所述原料气进料管线经进料预处理器后与热解反应器的下端入口连接，热解反应器的气相出口经管线与气固分离器入口连接，气固分离器的固相出口经管线与磁场分离器连接，气固分离器气相出口进管线与硫捕集器入口连接，硫捕集器的出口经管线与脱硫设备连接，脱硫设备的液相出口经管线与再生塔的入口连接，再生塔的液相出口经管线与原料气入口管线连接，再生塔的液相出口经管线与脱硫设备的吸收剂入口连接，所述热解反应器的固相物料出口经管线与磁场分离器连接。本专利技术系统中，所述预处理器主要是对原料气进行预处理，脱除其中的H2O、O2、固体杂质等。本专利技术系统中，所述热解反应器包括反应管和壳体，所述反应管部分伸入到壳体内部，伸入到壳体内部的反应管上端出口与壳体之间留有间隙，所述反应管和壳体之间的间隙内设置有内筒，所述内筒固定在壳体上，所述反应管与内筒之间留有间隙，所述间隙为反应后物料的通道，所述内筒与壳体之间也留有间隙，且所述内筒外壁和壳体内壁之间设置挡板，所述挡板分别固定在壳体内壁上和内筒外壁上。上述热解反应器中，所述伸入到壳体内部的反应管上端出口与内筒上端之间留有间隙。上述热解反应器中，所述反应管的直径为内筒直径的25%～50%，所述内筒的直径为壳体直径的20%～60%。上述热解反应器中，所述伸入到壳体内部的反应管长度为壳体长度的20%～50%，内筒长度为壳体长度的20%～50%。上述热解反应器中，所述挡板多层交错布置在壳体内壁与内筒外壁上，且相邻两层挡板的投影存在部分重叠区域，所述挡板与竖直面的夹角为10°～70°，优选为25°～45°。所述挡板外端高于内端，挡板的内端为锯齿型结构。本专利技术系统中，所述气固分离器的气相出口与硫捕集器入口连接的管线上设置有冷却器。本专利技术系统中，所述进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制氢工艺方法，所述工艺方法包括如下内容：（1）原料气由热解反应器的下端入口进入热解反应器，铁粉经预热至800～1200℃后进入热解反应器，铁粉在原料气的作用下在热解反应器内自下而上流动，所述原料气与铁粉接触发生反应；（2）步骤（1）得到的反应流出物经热解反应器内分离后得到气相物料I和固相物料I；（3）步骤（2）分离得到的气相物料I进入气固分离器进行进一步分离，得到气相物料II和固相物料II；（4）步骤（3）分离得到的气相物料II经换热冷却后进入硫捕集器回收得到单质硫，经过回收单质硫后的气相物料III进入脱硫设备，与吸收剂逆流接触发生反应，得到富氢气体和富吸收液；（5）步骤（4）得到的富吸收液进入再生塔，得到再生后的吸收剂和解吸气；（6）步骤（2）分离得到的固相物料I和步骤（3）分离得到的固相物料II送入磁场分离器，分离后得到硫化亚铁和铁粉。

【技术特征摘要】
1.一种制氢工艺方法，所述工艺方法包括如下内容：（1）原料气由热解反应器的下端入口进入热解反应器，铁粉经预热至800～1200℃后进入热解反应器，铁粉在原料气的作用下在热解反应器内自下而上流动，所述原料气与铁粉接触发生反应；（2）步骤（1）得到的反应流出物经热解反应器内分离后得到气相物料I和固相物料I；（3）步骤（2）分离得到的气相物料I进入气固分离器进行进一步分离，得到气相物料II和固相物料II；（4）步骤（3）分离得到的气相物料II经换热冷却后进入硫捕集器回收得到单质硫，经过回收单质硫后的气相物料III进入脱硫设备，与吸收剂逆流接触发生反应，得到富氢气体和富吸收液；（5）步骤（4）得到的富吸收液进入再生塔，得到再生后的吸收剂和解吸气；（6）步骤（2）分离得到的固相物料I和步骤（3）分离得到的固相物料II送入磁场分离器，分离后得到硫化亚铁和铁粉。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述热解反应器包括反应管和壳体，所述反应管部分伸入到壳体内部，伸入到壳体内部的反应管上端出口与壳体之间留有间隙，所述反应管和壳体之间的间隙内设置有内筒，所述内筒固定在壳体上，所述反应管与内筒之间留有间隙，所述间隙为反应后物料的通道，所述内筒与壳体之间也留有间隙，且所述内筒外壁和壳体内壁之间设置挡板，所述挡板分别固定在壳体内壁上和内筒外壁上。3.按照权利要求3所述的方法，其特征在于：所述反应管的直径为内筒直径的25%～50%，所述内筒的直径为壳体直径的20%～60%。4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于：所述伸入到壳体内部的反应管长度为壳体长度的20%～50%，内筒长度为壳体长度的20%～50%。5.按照权利要求3所述的方法，其特征在于：所述挡板多层交错布置在壳体内壁与内筒外壁上，且相邻两层挡板的投影存在部分重叠区域，所述挡板与竖直面的夹角为10°～70°，优选为25°～45°。6.按照权利要求6所述的方法，其特征在于：所述挡板外端高于内端，挡板的内端为锯齿型结构。7.按照权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤（1）所述铁粉从反应管的侧壁的2～6个不同高度的位置进入反应管。8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）所述原料气为富含硫化氢的气体，其中硫化氢体积含量为40%～100%。9.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）所述铁粉在进入热解反应器前与步骤（2）分离得到的固相物料I换热。10.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）中所述铁粉的粒径为1-5mm。11.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）中所述原料气与步骤（3）得到的气相物II料换热后再进入热解反应器。12.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：脱硫设备为吸收塔、超重力旋转床、旋流分离器中的一种或几种。13.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：脱硫设备所用吸收剂为乙醇胺、二乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：王阳峰，张英，薄德臣，张伟，郭土，高明，胡丞，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11