[发明专利]一种高热值燃气及其制备方法与实施设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体燃料的制备设备及其方法和制备得到的高热值燃气，尤其是涉及一种利用制备设备电解水产生质子水合物和氢氧根离子的混合物，再与烃烷进行重整后产生的高热值燃气。

背景技术

随着经济的发展，世界各国的耗油量呈逐年攀升态势，据不完全统计，目前我国年耗油量已超过4.5亿吨。巨大的燃油消耗不仅对日益枯竭的石油能源形成巨大压力，同时燃油消耗所产生的浮炭、碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、二氧化硫(SO2)等是环境污染的根源，严重影响着人们的生活质量和生命健康。

基于节能和环保等多方面的要求，许多国家都在积极研究改善燃油燃烧的新技术，并投入大量人力物力探寻新型替代能源，其中研究最多的是通过在燃油中加入各种化学物质以提高燃油品质，使其燃烧充分，减少尾气排放，但效果并不理想，无法达到根治目的；世界各国关注和开发最主要的可再生能源是氢能，目前全球每年实际使用氢气量已接近亿吨。一次性化石能源的快速减少和造成环境的严重污染，使原料丰富和清洁环保的氢能越来越受到重视。

目前，氢的生产制备方法主要有①由化石能源资源制氢；②生物质制氢和微生物制氢；③水分解制氢等，但因高额的成本和复杂的技术要求限制了氢能源的广泛应用，以电分解水制氢为例：可以用电能将水直接裂解为氢和氧，当安装了正负极的电解槽通入低压直流电时，正极上就会产生氧气，负极上会产生氢气，且纯水中加入适量的NaCl、KOH等电解质时，在理想状态下以1.47V的电压通过电解质水溶液，水分解成氢和氧的效率可达90％以上，但生产1kg的氢气约需要50～58KWH的电能，可见利用电解水制氢的成本比较高，从经济角度考虑与其他燃料相比没有成本优势。

同时，由于氢气是一种极易挥发、燃烧、爆炸的物质，不安全因素也是限制其应用的主要问题，实验表明，①在空气中氢气的燃烧极限很宽，按体积比氢气含量达到4％～70％就可燃烧，与汽油的燃烧极限1.3％～7.6％相比要宽的多；②点燃氢气最小能量只需要0.005mcal，而且氢气燃烧时的火焰没有颜色不易发现；③高压氢气和低温液态氢很容易泄露，对储存要求较高。

由此可见，氢能在低成本生产、安全储存运输等技术方面目前还存在诸多问题，但氢能具有突出的优点：一是清洁环保；二是生产原料广泛，可以摆脱对于石化能源的依赖，所以，如何安全高效的制备、储运和应用氢能已成为世界各国技术人员急待攻关的难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高热值燃气，以及其制备方法和实施设备，本发明一种高热值燃气具有安全可靠、清洁环保、热值高的优点。

本发明制备高热值燃气的实施设备，包括控制系统、水离子电解系统、碳氢化合重整系统，所述控制系统用于对时间、压力、温度、物料供给进行数据采集并进行自动管理，水离子电解系统与碳氢化合重整系统连通。

水离子电解系统包括水离子电解装置、气液分离装置、过滤装置、热交换装置、压力平衡分配装置；水离子电解装置设有进料口、第一连通口和第二连通口，气液分离装置设有第三连通口、第四连通口和第五连通口，压力平衡分配装置设有第六连通口和出料口；水离子电解装置与气液分离装置通过第一连通口和第三连通口使用管道连通，水离子电解装置和气液分离装置分别通过第二连通口和第四连通口使用管道与过滤装置连通，气液分离装置与压力平衡分配装置通过第五连通口和第六连通口使用管道连通，热交换装置与气液分离装置连通，出料口用于和碳氢化合重整系统连通。

热交换装置用于与气液分离装置中的液体部分进行热交换，将液体温度控制在-10°～+50°之间；气液分离装置中的液体经过滤装置除去杂质后回流到水离子电解装置继续电离；气态离子物被输送到压力平衡分配装置，压力平衡分配装置对气态离子物的气体输送压、微量水分子分离等的参数进行点检，并将点检合格的气态离子物输送到碳氢化合重整系统。