干法甲烷催化分解制氢同时分离二氧化碳的系统及方法

摘要

本发明提供了一种干法甲烷催化分解制氢同时分离二氧化碳的系统及方法，该系统包括：甲烷分解系统（Ⅰ），用于制备及提纯氢气；催化剂再生系统（Ⅱ），用于接收从甲烷分解系统（Ⅰ）出来的失活催化剂，及未转化完全的甲烷混合气，使之与氧化物反应，消除积碳并提供甲烷分解系统（Ⅰ）所需要的热量；气固分离系统（Ⅲ），用于接收从催化剂再生系统（Ⅱ）与甲烷分解系统中出来的固体颗粒与输送气体，分离并输送到相应反应器。气体循环系统（Ⅳ），用于接收气固分离系统（Ⅲ）中出来的二氧化碳气体，并将其中一部分二氧化碳气体收集，另一部分二氧化碳及分解气输送到还原反应器（7）。本发明实现了实现了甲烷的全组分“分级转化”。

主权项

一种干法甲烷催化分解制氢同时分离二氧化碳的系统，其特征在于：该系统包括：甲烷分解系统(Ⅰ)，用于制备及提纯氢气；催化剂再生系统(Ⅱ)，用于接收从甲烷分解系统(Ⅰ)出来的失活催化剂，及未转化完全的甲烷混合气，使之与氧化物反应，消除积碳并提供甲烷分解系统(Ⅰ)所需要的热量；气固分离系统(Ⅲ)，用于接收从催化剂再生系统(Ⅱ)与甲烷分解系统中出来的固体颗粒与输送气体，分离并输送到相应反应器；气体循环系统(Ⅳ)，用于接收气固分离系统(Ⅲ)中出来的二氧化碳气体，并将其中一部分二氧化碳气体收集，另一部分二氧化碳及分解气输送到还原反应器(7)；甲烷分解制氢系统(Ⅰ)包括催化分解装置(1)、冷凝器(2)、气固分离器一(3)、氢气分离室(4)、氢气分离滤膜(5)；催化分解装置(1)出口与冷凝器(2)相连，冷凝器(2)出口与气固分离器(3)相连，气固分离器一(3)出口与氢气分离室(4)相连，催化分解装置(1)出口与搅拌混合器(12)相连，催化分解装置(1)入口与旋风分离器(13)相连，氢气分离滤膜(5)在氢气分离室(4)中；催化剂再生系统(Ⅱ)包括隔板(6)、还原反应器(7)、氧化反应器(8)、阀门(9)、压缩机一(10)；隔板(6)在还原反应器(7)中，还原反应器(7)上出口与旋风分离器(13)相连，还原反应器(7)下出口与氧化反应器(8)相连，还原反应器(7)上入口与搅拌混合器(12)相连，还原反应器(7)下入口与氢气分离室(4)相连，还原反应器(7)下入口与压缩机二(16)及气液分离器(18)相连，氧化反应器(8)上出口与气固分离器(11)相连，氧化反应器(8)下入口与阀门(9)相连，氧化反应器(8)下入口与压缩机一(10)相连；气固分离系统(Ⅲ)包括气固分离器二(11)、搅拌混合器(12)、旋风分离器(13)、凝汽器(14)、除尘器(15)；气固分离器二(11)的固相出口与搅拌混合器(12)相连，搅拌混合器(12)的入口与气固分离器二(11)和催化分解装置(1)相连，旋风分离器(13)的气相出口与冷凝器(2)相连，旋风分离器(13)的固相出口与催化分解装置(1)相连，凝汽器(14)与除尘器(15)相连，除尘器(15)与压缩机二(16)及压缩机三(17)相连；气体循环系统(Ⅳ)包括压缩机二(16)、压缩机三(17)、气液分离器(18)；压缩机二(16)与压缩机三(17)入口与除尘器(15)相连，压缩机二(16)的出口与还原反应器(7)相连，压缩机三(17)的出口与气液分离器(18)相连，气液分离器(18)的出口与还原反应器(7)相连。