[发明专利]一种利用熔融盐制备氢气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及能源利用技术领域，尤其涉及一种利用熔融盐制备氢气的新方法。本方法尤其适用于利用S、Cl等污染物含量较高的原料制取氢气。 

技术背景

随着社会经济的发展，人们对清洁能源的要求日益迫切。氢气作为一种能量密度大、能量转换效率高、产物清洁的优质二次能源，受到高度的重视。氢气的生产已经形成了相当的规模。世界氢气产量约5000亿立方米，其中天然气制氢2400亿立方米，占48%，石油重整制氢1500亿立方米，占30%，煤气化制氢900亿立方米，占18%，采用可再生能源制氢200亿立方米，约占5%。 

随着化石燃料资源的大量开采，世界化石能源资源预计会在未来几百年内开采完。对可以利用传统化石，同时也能利用其它燃料，尤其是低品位、含有大量污染物的能源，高效清洁制备二次能源-氢能的技术需求必将越来越迫切。 

专利CN200810096294.7公开了一种制氢方法，该方法整合了催化蒸汽重整器和气化器的制氢。在催化蒸汽重整器中以高生产速率或设计生产能力产生氢。然后将催化蒸汽重整器降负载运转至设计生产能力的一部分,同时在气化器产生所需的氢。在催化蒸汽重整器处于降负载运转状态期间,更多的由气化器流出物形成的含氢物流被作为进料引入催化蒸汽重整器,从而减少处于降负载运转状态的催化蒸汽重整器所需的进料流量。该方法流程较长，操作较为复杂。专利CN200710066387.0公开了一种利用甲烷在熔融盐体系中制取氢气及合成气的新方法。该发明利用太阳能聚光装置或者其它加热方式为热源,将碱金属碳酸盐加热熔融,以甲烷为原料,金属氧化物粉末为氧化甲烷的氧源,在熔融盐反应器中,熔融盐作为反应介质,甲烷作为还原剂,将金属氧化物还原为金属单质并同时获得合成气,还原后金属单质再送进水分解反应器里面,与水发生反应,获得氢气及该金属的氧化物,再将该金属氧化物回送到熔融盐反应器中,让该金属氧化物再次与甲烷反应,还原为金属单质及合成气,金属单质再与水发生水解反应,又获得金属单质,如此循环反复,形成整套化学循环制取氢气及合成气的新方法。在该方法中氢气通过金属单质与水反应制备，熔融盐仅作为反应蓄热介质使用，并没有作为含碳原料使用。 

上述专利均未涉及采用高S、Cl等污染物含量原料，利用熔融盐作为反应介质一步法制取氢气。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术无法利用高S、Cl等污染物含量原料，原料适应性差，操作过程较为复杂等缺点，提供一种利用熔融盐制备氢气的新方法。 

为实现以上目的，本发明采取了以下的技术方案： 

本发明利用熔融盐制备氢气的方法，包括以下步骤： 

1)熔融盐反应制氢：将经过预处理的含碳原料以及氧化剂通入熔融盐介质中，在熔融盐反应炉内气化制备富氢气体；含碳原料在Li、Na、K等碱金属催化作用下气化，气化产物以不凝气体为主，液体产物产量较少。 

含碳原料预处理的优选方式为：液体原料优选通过雾化喷嘴喷射入熔融盐反应器内，固体原料优选先粉碎到50目以下再通入熔融盐反应器内，以保证含碳原料在反应器内与氧化剂迅速反应气化。 

2)气体分离：将步骤（1）得到的富氢气体通入气体分离装置，分离其中的杂质气体，得到氢气。从熔融盐内反应器出来的气体主要成分为H₂及少量CH₄，H₂是本方法的目标气体。CH₄主要是原料在裂解过程中产生，生成的CH₄在熔融盐中反应性较低，导致在熔融盐反应器内制备的气体中含有部分的CH₄。一般来说气体体积组成为H₂85%～95%，CH₄5%～15%，以及极少量的CO₂、C₂H₄等，在本步骤中目标气体H₂被分离出来。 

3)杂质气体回用：将步骤（2）分离出来的杂质气体，其主要成分是：CH₄、CO₂、C₂H₄等，通入熔融盐反应炉中循环利用。