本發(fā)明屬于甲烷催化裂解制氫，具體涉及一種甲烷催化裂解制氫工藝。

背景技術(shù)：

1、氫氣是未來清潔能源的重要組成部分，在燃料電池、能源存儲、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。隨著全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)和能源轉(zhuǎn)型的重視，傳統(tǒng)的化石燃料制氫方法，如通過蒸汽重整或部分氧化，產(chǎn)生大量的二氧化碳(co2)和一氧化碳(co)，對環(huán)境帶來了嚴(yán)重污染問題。因此，尋找一種清潔、高效、經(jīng)濟(jì)的氫氣制備工藝成為當(dāng)務(wù)之急。

2、甲烷催化裂解是一種將甲烷直接裂解為氫氣和固態(tài)碳的新興技術(shù)。與傳統(tǒng)的甲烷重整工藝相比，甲烷催化裂解工藝在制氫過程中不產(chǎn)生co2和co等有害氣體，具有顯著的環(huán)保優(yōu)勢。

3、專利cn117430084a提供了一種甲烷催化裂解制備氫氣的方法，該方法在催化裂解過程中副產(chǎn)物炭黑會附著在催化劑表面，使催化劑失活，需經(jīng)常更換催化劑，并且有較高利用價(jià)值的副產(chǎn)物炭黑也作為廢棄物處理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種甲烷催化裂解制氫工藝。

2、本發(fā)明提供一種甲烷催化裂解制氫工藝，包括：

3、催化劑還原：在裂解反應(yīng)器內(nèi)裝填好催化劑后，整個(gè)系統(tǒng)用氮?dú)獯祾?，直至出口氧含量低?.1％；向裂解反應(yīng)器內(nèi)通入氫氣與氮?dú)饣旌蠚?，升溫至還原溫度，開始還原，直至出口氣中氫氣含量不再變化還原完畢；

4、甲烷催化裂解：還原完畢后，進(jìn)氣切換為甲烷；通過余熱回收器對甲烷進(jìn)行初步升溫，隨后加熱至反應(yīng)溫度后進(jìn)入裂解反應(yīng)器與催化劑接觸，生成氫氣和副產(chǎn)物碳；氫氣和副產(chǎn)物碳被甲烷攜帶至余熱回收器進(jìn)行初步冷卻，隨后進(jìn)入急冷器冷卻至目標(biāo)溫度后進(jìn)入袋式補(bǔ)集器；氫氣和甲烷穿過袋式補(bǔ)集器進(jìn)入氫氣回收段，副產(chǎn)物碳被袋式補(bǔ)集器截留，儲存在袋式補(bǔ)集器內(nèi)。

5、在本申請的一實(shí)施例中，所述催化劑為銅、鐵、鋁、鎳中的一種或幾種。

6、在本申請的一實(shí)施例中，所述催化劑以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)包括：

7、鐵或鎳的含量為20％～60％，銅的含量為0～80％，鋁的含量為0～80％。

8、在本申請的一實(shí)施例中，所述催化劑在裂解反應(yīng)器內(nèi)的堆密度為0.6～1.2g/cm3；優(yōu)選的，所述催化劑的堆密度為0.7～0.9g/cm3。

9、在本申請的一實(shí)施例中，所述催化劑的平均粒徑為1～1000μm；優(yōu)選的，所述催化劑的平均粒徑為150～500μm。

10、在本申請的一實(shí)施例中，所述催化劑的裝填高度為裂解反應(yīng)器內(nèi)徑的0.4～3倍；優(yōu)選的，所述催化劑的裝填高度為裂解反應(yīng)器內(nèi)徑的0.8～2倍。

11、在本申請的一實(shí)施例中，所述氫氣與氮?dú)饣旌蠚庵袣錃獾捏w積流量占比為0.01～0.3；優(yōu)選的，所述氫氣與氮?dú)饣旌蠚庵袣錃獾捏w積流量占比為0.05～0.12。

12、在本申請的一實(shí)施例中，所述氫氣與氮?dú)饣旌蠚獾捏w積流量為0.6～20m3/h；優(yōu)選的，所述氫氣與氮?dú)饣旌蠚獾捏w積流量為1.5～10m3/h。

13、在本申請的一實(shí)施例中，所述還原溫度為300～700℃；優(yōu)選的，所述還原溫度為400～600℃。

14、在本申請的一實(shí)施例中，所述反應(yīng)溫度為600～900℃；優(yōu)選的，所述反應(yīng)溫度為700～800℃。

15、在本申請的一實(shí)施例中，所述目標(biāo)溫度為40～100℃；優(yōu)選的，所述目標(biāo)溫度為40～70℃。

16、在本申請的一實(shí)施例中，甲烷進(jìn)入余熱回收器的體積流量為0.6～20m3/h；優(yōu)選的，體積流量為1.5～10m3/h。

17、在本申請的一實(shí)施例中，所述袋式補(bǔ)集器濾袋目數(shù)為400～1000目；優(yōu)選的，所述袋式補(bǔ)集器濾袋目數(shù)為500～800目。

18、本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的甲烷催化裂解制氫工藝可以將催化劑與炭黑在反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)分離，提高催化劑的使用周期，提升生產(chǎn)效率的同時(shí)降低了生產(chǎn)成本；分離后的炭黑將被產(chǎn)氣載至并儲存于袋式補(bǔ)集器中，可以實(shí)現(xiàn)炭黑的回收利用。

19、本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)在說明書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。

20、為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說明如下。

技術(shù)特征：

1.一種甲烷催化裂解制氫工藝，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲烷催化裂解制氫工藝，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲烷催化裂解制氫工藝，其特征在于，

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲烷催化裂解制氫工藝，其特征在于，

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲烷催化裂解制氫工藝，其特征在于，

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲烷催化裂解制氫工藝，其特征在于，

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲烷催化裂解制氫工藝，其特征在于，

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲烷催化裂解制氫工藝，其特征在于，

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲烷催化裂解制氫工藝，其特征在于，

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲烷催化裂解制氫工藝，其特征在于，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于甲烷催化裂解制氫技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種甲烷催化裂解制氫工藝。本發(fā)明的甲烷催化裂解制氫工藝包括：催化劑還原：在裂解反應(yīng)器內(nèi)裝填好催化劑后，整個(gè)系統(tǒng)用氮?dú)獯祾?，直至出口氧含量低?.1％；向裂解反應(yīng)器內(nèi)通入氫氣與氮?dú)饣旌蠚猓郎刂吝€原溫度，開始還原，直至出口氣中氫氣含量不再變化還原完畢；甲烷催化裂解：還原完畢后，進(jìn)氣切換為甲烷；通過余熱回收器對甲烷進(jìn)行初步升溫，隨后加熱至反應(yīng)溫度后進(jìn)入裂解反應(yīng)器與催化劑接觸，生成氫氣和副產(chǎn)物碳；氫氣和副產(chǎn)物碳被甲烷攜帶至余熱回收器進(jìn)行初步冷卻，隨后進(jìn)入急冷器冷卻至目標(biāo)溫度后進(jìn)入袋式補(bǔ)集器；氫氣和甲烷穿過袋式補(bǔ)集器進(jìn)入氫氣回收段，副產(chǎn)物碳被袋式補(bǔ)集器截留，儲存在袋式補(bǔ)集器內(nèi)。

技術(shù)研發(fā)人員：華銀鋒,徐霖,葛學(xué)利,周呂,徐健銀
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海浦東環(huán)保能源發(fā)展有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9