[发明专利]一种制氢工艺方法及系统

说明书

本发明提供一种制氢工艺方法，所述工艺方法为原料气在铁粉存在下进入热解反应器发生反应，反应流出物经分离后得到气相物料和固相物料，气相物料经硫捕集器回收得到单质硫后进入脱硫设备，与吸收剂发生反应，得到富氢气体和富吸收液，富吸收液进入再生塔，得到再生后的吸收剂和解吸气；固相物料送入磁场分离器，分离后得到硫化亚铁和铁粉。本发明还提供一种制氢工艺系统。本发明所述制氢工艺方法及系统可以提高H₂S分解率。

技术领域

本发明涉及环保技术领域，尤其是涉及酸性气处理过程中制氢的新技术。

背景技术

硫化氢是石油天然气开采、石油化工、煤化工等行业中广泛存在的一种污染环境的有毒气体，生产过程中必须对其进行回收处理。

工业上对硫化氢回收处理主要有两类方法，即Claus法和湿式吸收法：Claus法主要是将H₂S经部分不完全氧化及交换反应转化为单质硫和水；湿式吸收工艺则是一种在液相中直接用氧化剂氧化H₂S的方法。这两类硫回收方法的缺点是过程能耗大，氢气未得到回收利用。鉴于此，已有大量学者开展研究，期望寻求一种能同时从H₂S中既回收利用S又回收H₂的工艺方法。

H₂S分解制氢的主要方法有热分解法、电化学分解法、光催化分解法等，其中最直接、最普遍的方法是通过催化、非催化或超绝热燃烧方法对H₂S进行热分解。H₂S的催化热分解是指H₂S气体在过渡金属硫化物上进行热分解反应，但由于受化学平衡影响，H₂S分解率低，因而系统中氢气平衡浓度较低；H₂S直接热分解是在非催化条件下通过热裂解将H₂S分解为S及H₂，由于H₂S分解成单质硫及氢反应需吸热，是热力学不利反应，只有在很高的温度下才有较高的分解率，据文献报道，欲使H₂S通过直接热分解法获得50%以上分解率，反应温度必须超过1658K；超绝热分解法是H₂S在无催化剂及外加热源的情况下，利用多孔介质超绝热燃烧技术实现H₂S分解，该技术由于引入空气进行燃烧，使得H₂S中H₂并未得到完全回收利用。

鉴于H₂S热分解制氢技术存在上述不足，开发一种硫化氢分解率高、易工业应用的H₂S分解制氢技术显得尤为迫切。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种以酸性气为原料的制氢工艺方法及系统。

本发明提供一种制氢工艺方法，所述工艺方法包括如下内容：

（1）原料气由热解反应器的下端入口进入热解反应器，铁粉经预热至800-1200℃后进入热解反应器，铁粉在原料气的作用下在热解反应器内自下而上流动，所述原料气与铁粉接触发生反应；

（2）步骤（1）得到的反应流出物经热解反应器内分离后得到气相物料I和固相物料I；

（3）步骤（2）分离得到的气相物料I进入气固分离器进行进一步分离，得到气相物料II和固相物料II；

（4）步骤（3）分离得到的气相物料II经换热冷却后进入硫捕集器回收得到单质硫，经过回收单质硫后的气相物料III进入脱硫设备，与吸收剂逆流接触发生反应，得到富氢气体和富吸收液；

（5）步骤（4）得到的富吸收液进入再生塔，得到再生后的吸收剂和解吸气；

（6）步骤（2）分离得到的固相物料I和步骤（3）分离得到的固相物料II送入磁场分离器，分离后得到硫化亚铁和铁粉。