金属裂解水蒸气制氢系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种金属裂解水蒸气制氢系统，该系统包括蒸气源、裂解反应器、冷凝器、气液分离器，所述裂解反应器内设置有可更换的裂解剂，所述蒸气源向所述裂解反应器输入压力在0.6MPa以内，温度在140

【技术实现步骤摘要】
金属裂解水蒸气制氢系统


[0001]本技术涉及制氢设备
，特别涉及一种金属裂解水蒸气制氢系统。

技术介绍

[0002]氢能作为终极能源，具有可再生、零排放、高热值、可储存、用途广等特点。作为战略性新兴产业，氢能产业链条较长，包括制氢、储氢、运氢、加氢、用氢等诸多环节，各个环节都有自身的产品发展方向，且环环相扣，产业链上每个环节都大有可为。制氢路径多种多样，但不同路径由于原料价格不同制氢成本存在很大差异。在制氢技术路径中，金属与水反应生产氢气的化学过程是绿色制氢过程。但是，单一金属与水反应存在许多问题，某些单一金属虽然具有较高的反应活性，但由于反应过程中表面会形成氧化膜，阻碍金属与水的继续反应，所以在研究金属与水的反应中，主要把焦点放在如何除去表面的氧化物和抑制氧化膜的生成，从而缩短诱导反应的时间，加快反应，提高转化率。例如:在铝制氢项目中，目前国内外采用的方法主要有以下几种:a、在碱性环境下发生反应，b、在氧化物或盐存在的环境下促进反应的进行，c、改变金属的形态，增大表面积，比如把铝制成铝箱、铝粉、片状等，d、合金化；但是，按此方向的研究顶多把例如9:1的比例做到极致，就算做到极致，金属与水转换置换反应的产气比例依旧太低，产氢成本依旧较高，达不到商业化的条件。
[0003]针对现有制氢方式的缺陷，申请人提出了利用非贵金属裂解剂的水蒸气裂解制氢工艺，工业上应用最多的是非贵金属，裂解剂以铝为主，可以称为铝系裂解剂，包含铝及铝合金、铁和铁合金等。裂解剂制备较为简便，价格低廉。裂解剂解决了低温时活性不高的问题:铝系裂解剂使用时先还原，使铝等金属元素以金属形态发挥活性组分的作用:氧化铝为载体，起分散作用；氧化锌起稳定作用。为了更好地实现金属裂解水蒸气绿色制氢和现场制氢，需要提供对应的制氢系统。

技术实现思路

[0004]本技术要解决的技术问题是提供一种金属裂解水蒸气制氢系统，用于实现金属裂解水蒸气绿色制氢和现场制氢，结构简单，易于实现。
[0005]为了解决上述技术问题，本技术提供了一种金属裂解水蒸气制氢系统，所述制氢系统包括蒸气源、裂解反应器、冷凝器、气液分离器，其中：
[0006]所述裂解反应器包括筒体，所述筒体内阵列设置有多个反应管，所述反应管内填装有可更换的裂解剂，所述裂解反应器具有蒸气接口和混合气体接口，所述蒸气接口与所述蒸气源相连通，所述蒸气源能向所述裂解反应器输入压力在0.6MPa以内，温度在140
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180℃之间的水蒸气，且所述筒体内的水蒸气能进入所述反应管内；
[0007]所述混合气体接口与所述冷凝器的入口相连通，所述冷凝器的出口与所述气液分离器的入口相连通，所述裂解反应器输出氢气和水蒸气混合气体能依次通过所述冷凝器和所述气液分离器，所述气液分离器通过一氢气输出口供应氢气。
[0008]进一步的，所述蒸气源包括：锅炉、减压结构、冷却结构、锅炉控制箱、温度采集器
件和气压采集器件；所述锅炉、所述减压结构和所述冷却结构依次连通，所述锅炉产生的水蒸气能输送到所述减压结构、所述冷却结构，所述温度采集器件实时采集管路中的水蒸气的温度参数，所述气压采集器件实时采集管路中的水蒸气的压力参数，所述锅炉控制箱根据所述温度参数、所述压力参数连接控制所述减压结构、所述冷却结构，使得水蒸气的压力在0.6MPa 以内，温度在140
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180℃之间。
[0009]进一步的，所述减压结构为多级减压结构串联构成，每一级减压结构设置固定的减压比，所述减压比为减压结构出口压力与入口压力的比值；所述压力参数包括每一级减压结构输出端的高温水蒸气压力参数。
[0010]进一步的，所述冷却结构包括：储水箱、容积泵和气液混合组件，所述储水箱用于存储冷却水，所述储水箱中的冷却水经过所述容积泵输入到所述气液混合组件对高温水蒸气进行冷却后输出；所述温度采集器件和所述气压采集器件实时采集水蒸气输出端的温度参数、压力参数。
[0011]具体的，所述容积泵为变频容积泵，锅炉控制箱通控制变频容积泵的频率调节注入气液混合组件的冷却水流量。
[0012]具体的，减压结构对系统压力调节的调节比为p n
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1，其中减压级数为n，减压比为p；冷却结构对蒸气源温度的调节范围为：最低压力饱和温度
‑‑
供应高温水蒸气温度。
[0013]进一步的，所述裂解反应器还包括有设置在筒体下端和上端的第一椭圆封头、第二椭圆封头，所述第一椭圆封头、所述第二椭圆封头与所述筒体形成箱体；所述蒸气接口位于所述第一椭圆封头上，所述混合气体接口位于所述第二椭圆封头上，水蒸气从所述蒸气接口进入到所述筒体，通过所述反应管后被催化裂解形成氢气、水蒸气混合气体后从所述混合气体接口输出。
[0014]具体的，所述第一椭圆封头通过第一法兰连接组件安装在所述筒体下端，所述第二椭圆封头通过第二法兰连接组件安装在所述筒体上端。
[0015]可选的，所述筒体通过一安装支架设置在安装台板上，当安装台板设置为可移动平台，使得制氢系统可以灵活移动。
[0016]进一步的，所述反应管是网孔结构管，所述反应管的侧壁上设置有多个供水蒸气进入的网孔结构，沿着所述筒体长度方向交错设置有多个折流挡板，水蒸气从所述筒体上端进入后沿着所述折流挡板弯折通过所述反应管形成的阵列。
[0017]具体的，所述反应管之间还还设置有定距管，所述定距管通过一拉杆连接。
[0018]进一步的，所述第一椭圆封头上设置有与所述箱体连通的进气检测接口，用于实时检测进入到所述筒体内水蒸气的压力参数、温度参数；所述筒体一侧设置有与所述箱体连通的筒体检测接口，用于实时检测所述筒体内混合气体的压力参数、温度参数。
[0019]进一步的，所述筒体外周壁均匀设置有冷却管，所述冷却管的两端分别于一冷却介质输入接口、冷却介质输出接口连通。
[0020]可选的，在所述第一椭圆封头内对应所述蒸气接口设置有环形气流分布器，所述第二椭圆封头内对应所述混合气体接口设置有锥形挡板。
[0021]进一步的，所述气液分离器与所述氢气输出口之间还依次设置有过滤器、稳压阀。
[0022]采用上述技术方案，本技术实施例的金属裂解水蒸气制氢系统，利用蒸气锅炉产生的蒸气或蒸气发生器产生的水蒸气，通过降压处理将水蒸气压力控制在0.6MPa以
内，然后让水蒸气通过含有水裂解催化剂的裂解反应器，水蒸气进入筒体内的反应管中就会产生氢气和水蒸气的混合气体，混合气含氢量较高，可以直接燃烧，也可以继续通过冷凝器、气液分离器分离提纯。该系统的裂解催化剂可以更换，该系统可以集成设置在移动平台成为适应于不同应用场景的各种规格的小型撬装现场制氢设备。水蒸气裂解制氢操作条件相对温和，产物组成相对简单，分离提纯简便，规模在10～
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10000m3/h内均能建设装置产量可根据需求调整，制氢成本适中，适应分布式制氢就地供氢的要求。
附图说明
[0023]为了更本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属裂解水蒸气制氢系统，其特征在于，所述制氢系统包括蒸气源、裂解反应器、冷凝器、气液分离器，其中：所述裂解反应器包括筒体，所述筒体内阵列设置有多个反应管，所述反应管内填装有可更换的裂解剂，所述裂解反应器具有蒸气接口和混合气体接口，所述蒸气接口与所述蒸气源相连通，所述蒸气源能向所述裂解反应器输入压力在0.6MPa以内，温度在140
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180℃之间的水蒸气，且所述筒体内的水蒸气能进入所述反应管内；所述混合气体接口与所述冷凝器的入口相连通，所述冷凝器的出口与所述气液分离器的入口相连通，所述裂解反应器输出氢气和水蒸气混合气体能依次通过所述冷凝器和所述气液分离器，所述气液分离器通过一氢气输出口供应氢气。2.根据权利要求1所述的金属裂解水蒸气制氢系统，其特征在于，所述蒸气源包括：锅炉、减压结构、冷却结构、锅炉控制箱、温度采集器件和气压采集器件；所述锅炉、所述减压结构和所述冷却结构依次连通，所述锅炉产生的水蒸气能依次输送到所述减压结构、所述冷却结构，所述温度采集器件实时采集管路中的水蒸气的温度参数，所述气压采集器件实时采集管路中的水蒸气的压力参数，所述锅炉控制箱根据所述温度参数、所述压力参数连接控制所述减压结构、所述冷却结构，使得水蒸气的压力在0.6MPa以内，温度在140
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180℃之间。3.根据权利要求2所述的金属裂解水蒸气制氢系统，其特征在于，所述减压结构为多级减压结构串联构成，每一级减压结构设置固定的减压比，所述减压比为所述减压结构出口压力与入口压力的比值；所述压力参数包括每一级减压结构输出端的高温水蒸气压力参数。4.根据权利要求2所述的金属裂解水蒸气制氢系统，其特征在于，所述冷却结构包括：储水箱、容积泵和气液混合组件，所述储水箱用于存储冷却水，所述储...

【专利技术属性】
技术研发人员：张月桂，顾冯兵，
申请(专利权)人：江苏中熙氢能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：