CN105036078B - 一种低氘水制备系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低氘水制备系统，包括原料水箱，均与该原料水箱连接的第一液体计量泵和第二液体计量泵，与第一液体计量泵连接的第一汽化器，与第二液体计量泵连接的第二汽化器，与第一汽化器连接、且填装有铁粉的第一固定床反应器，同时与第二汽化器和第一固定床反应器连接、并且填装有多孔泡沫镍的第三固定床反应器，与该第三固定床反应器连接的第一冷凝器，与该第一冷凝器连接的第一储水罐，以及与第一冷凝器连接的贫氘氢循环处理装置。本发明结构设计巧妙、控制方便，其可以显著降低低氘水的制备成本，使低氘水能够很好的在生物医疗领域中得到推广应用，因此，本发明具有很高的实用价值。

Description

一种低氘水制备系统及其实现方法

技术领域

本发明涉及一种制备系统，具体涉及的是一种低氘水制备系统及其实现方法。

背景技术

现代科学证明，氘对生命体的生存发展和繁衍有害，由于氘置换氢原子可以在DNA的螺旋结构中产生附加应力，造成双螺旋的相移、断裂、替换，使核糖核酸排列混乱，甚至重新合成，出现突变，因而对人体的遗传、代谢和酶系等均有不良影响，致使基因在复制的过程中，细胞产生缺陷的几率不断地增加，提高了出现肿瘤细胞的可能性。

低氘水是指氘含量低于150ppm的水，经过匈牙利科学家Gabor Somlyai和日本神奈川大学关邦博等的试验证明，低氘水有多种有益于人体的生物效应：1）活化人体细胞：当体内重氢浓度的整体降低，能明显促进酶反应，提高基础代谢，利于活化机体细胞；2）增强人体免疫力：可提高NK细胞活性值，改善身体免疫障碍，从而增强了人体免疫功能；3）防癌保健功能：因剥夺癌细胞增值所需重氢环境，增大血氧的含量和氧吸收，活化人体组织细胞生机，提高细胞免疫力，恢复细胞组织、器官及系统整体功能，故可达到降低肿瘤指标值，抑制劣变细胞及癌细胞增殖。

目前，低氘水的规模化生产方法主要有蒸馏法和水/氢双温交换法。蒸馏法基于氢或含氢化合物的两种组成（如H₂O和D₂O）的不同挥发性，同位素分离发生在气、液两相共存期间。蒸馏是在装有若干塔板或填料的蒸馏塔内进行，液相和气相在塔内逆流流动，在蒸汽在上升过程中，由于H₂O挥发度较高被逐渐富集；而在液体逐级溢流到塔底的过程中，D₂O由于挥发度较低被逐渐富集。蒸汽在塔顶被冷凝回流至塔内，塔底有蒸馏釜将一部分液体蒸发以提供上升气流。水蒸馏法的优点是不需要使用催化剂或化学试剂，生产工艺简单、成熟；但由于分离系数很小，约1.03～1.06，因此需要串联很多分离级，故设备高大、复杂，建设投资大。此外，由于需要反复冷凝及汽化，因此生产过程中需要处理的水量非常大，能源消耗大、运行费用高。

水/氢双温交换法是基于氢同位素在各反应分子间的非等几率平衡分布特性，交换反应的分离系数α随温度变化而变化，温度越高，α越趋于1。在冷塔内氘自气相向液相中富集，在热塔中因温度升高α减小，所以发生相反的传质过程，即氘又从液相转入气相内。这样利用低温主塔即冷塔进行富集，用高温辅助塔即热塔实现相转换，从而水被贫化形成低氘水。但水/氢双温交换法的工业化应用存在下述问题：一方面是冷塔必须使用价格昂贵的铂基疏水催化剂作为填料，系统建造成本较高；另一方面是水/氢同位素的交换反应包括液相催化交换和蒸汽相催化交换两个连续过程，温度及流量等参数控制较为复杂。

综上所述，由于现有方法的局限性，低氘水的制备成本普遍偏高，难以大规模化生产，因此也严重限制了低氘水在生物医疗领域方面的推广应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低氘水制备系统及其实现方法，主要解决现有的低氘水制备方式存在处理成本高的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种低氘水制备系统，包括原料水箱，输入端均与该原料水箱输出端连接的第一液体计量泵和第二液体计量泵，输入端与第一液体计量泵输出端连接的第一汽化器，输入端与第二液体计量泵输出端连接的第二汽化器，输入端与第一汽化器输出端连接、且填装有粒度<100nm的铁粉的第一固定床反应器，输入端同时与第二汽化器和第一固定床反应器各自的输出端连接、并且填装有多孔泡沫镍的第三固定床反应器，输入端与该第三固定床反应器输出端连接的第一冷凝器，与该第一冷凝器输出端连接的第一储水罐，以及与第一冷凝器的输出端连接、用于收集贫氘产品水的贫氘氢循环处理装置。

具体地说，所述贫氘氢循环处理装置包括与第一冷凝器输出端连接的储氢罐，输入端与该储氢罐连接的气体循环泵，输入端与该气体循环泵输出端连接、且填装有粒度<100nm的四氧化三铁粉的第二固定床反应器，输入端与该第二固定床反应器输出端连接的第二冷凝器，以及与该第二冷凝器输出端连接的第二储水罐。

进一步地，所述第一汽化器通过第一三通阀同时与第一固定床反应器和第二固定床反应器连接；所述第三固定床反应器通过第二三通阀同时与第一固定床反应器和第二固定床反应器连接。

再进一步地，所述气体循环泵通过第三三通阀同时与第一固定床反应器和第二固定床反应器连接；所述第二冷凝器通过第四三通阀同时与第一固定床反应器和第二固定床反应器连接。

作为优选，所述第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀和第四三通阀均为二位三通阀。

更进一步地，所有具有连接关系的部件与部件均通过管道连接，并且所有的管道外壁均缠绕有玻璃纤维电热带。

为实现对管道的保温，所述玻璃纤维电热带的外层还包裹有硅酸铝纤维棉层。

按照上述系统结构，本发明还提供了该低氘水制备系统的实现方法，包括以下步骤：

（1）切换第一三通阀和第二三通阀，使第一固定床反应器同时与第一汽化器和第三固定床反应器连通，切换第三三通阀，使气体循环泵与第二固定床反应器连通；切换第四三通阀，使第二固定床反应器与第二冷凝器连通；

（2）分别开启第一液体计量泵和第二液体计量泵，将储存在原料水箱中的水分成两路泵出，并分别进入到第一汽化器和第二汽化器中，形成水蒸汽；

（3）第二汽化器中的水蒸汽进入到第三固定床反应器中；同时，第一汽化器中的水蒸汽进入到第一固定床反应器中与铁粉发生氧化还原反应，生成氢气和四氧化三铁，然后氢气进入到第三固定床反应器中；

（4）氢气与水蒸汽在第三固定床反应器中发生氢水催化交换反应，氘由氢气向水蒸汽中转移，得到贫氘氢和富氘水蒸汽；

（5）贫氘氢和富氘水蒸汽同时进入到第一冷凝器中，富氘水蒸汽被冷凝成液态水，并在重力作用下收集到第一储水罐中；同时，贫氘氢被送入到储氢罐中；

（6）开启气体循环泵，将储氢罐中的贫氘氢泵入到第二固定床反应器中与四氧化三铁发生氧化还原反应，生成贫氘水蒸汽和金属铁；贫氘水蒸汽进入到第二冷凝器中被冷凝为贫氘产品水，并在重力作用下收集到第二储水罐进行存储。

进一步地，若第一固定床反应器和第二固定床反应器均失效，则执行以下步骤：

（a）切换第一三通阀和第二三通阀，使第二固定床反应器同时与第一汽化器和第三固定床反应器连通，切换第三三通阀，使气体循环泵与第一固定床反应器连通；切换第四三通阀，使第一固定床反应器与第二冷凝器连通；

（b）分别开启第一液体计量泵和第二液体计量泵，将储存在原料水箱中的水分成两路泵出，并分别进入到第一汽化器和第二汽化器中，形成水蒸汽；

（c）第二汽化器中的水蒸汽进入到第三固定床反应器中；同时，第一汽化器中的水蒸汽进入到第二固定床反应器中与铁粉发生氧化还原反应，生成氢气和四氧化三铁，然后氢气进入到第三固定床反应器中；

（d）执行步骤（4）～（6），并且步骤（6）中的第二固定床反应器切换为第一固定床反应器。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明通过设置汽化器和固定床反应器，并在相应的固定床反应器中分别装入铁粉、四氧化三铁和多孔泡沫镍，然后再设置冷凝器和贫氘氢循环处理装置，从而以实现氢气发生氧化、还原和氢水催化交换反应的方式，配合冷凝的物理变化和氢气的循环处理，制备出了氘浓度很低的低氘水。经试验，本发明设计的低氘水制备方式具有较大的分离系数（≥2.0），因此，相比传统的蒸馏法来说，本发明的设备体积显著减小，建造成本及运行能耗被大幅降低。

（2）本发明相比采用水/氢双温交换法制备低氘水的设备来说，其不需要液相催化交换反应的冷塔，因而结构简单、占地面积小；并且，本发明的热塔填料采用价格低廉的多孔泡沫镍即可满足要求，不需要使用昂贵的铂基贵金属催化剂，因此，系统的建造成本及运行能耗也同样被大幅降低。

（3）本发明设置了并联的第一固定床反应器和第二固定床反应器，并在配合多个三通阀的切换后，充分利用了其内填装的填料铁的可逆反应特性，使得两个固定床反应器始终是一个处于铁还原态、一个处于铁氧化态的状态，从而不仅巧妙地实现了整个系统的连续运行，而且填料可以反复使用，无需更换，大幅提高了低氘水的制备效率，并为快速得到更低氘浓度的低氘水创造了非常有利的条件。本发明可以在相对更低的成本下，获得氘浓度≤100ppm的低氘水，如此也给低氘水在生物医疗领域方面的推广应用提供了很好的铺垫。

（4）本发明设计的实现方式只需要天然水作为原料，不需要氢气等辅助介质即可得到所需要的低氘水，因此，系统操作更简便，同时，各反应均是在一系列固定床反应器连接的闭路系统中进行，因而系统的安全性也更高。

（5）本发明在所有连接部件用的管道上均缠绕了玻璃纤维电热带，并在玻璃纤维电热带上还包裹有硅酸铝纤维棉层，可以实现对管道的供热和保温，使管道各处温度均保持在高于100℃的状态，避免在制备低氘水的过程发生水蒸汽过早凝结为液态水的现象。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图。

图2为本发明的一种流程示意图。

图3为本发明的另一种流程示意图。

其中，附图标记对应的零部件名称为：

1-原料水箱，2-第一液体计量泵，3-第二液体计量泵，4-第一汽化器，5-第二汽化器，6-第一三通阀，7-第一固定床反应器，8-第二固定床反应器，9-第二三通阀，10-第三固定床反应器，11-第一冷凝器，12-第一储水罐，13-储氢罐，14-气体循环泵，15-第三三通阀，16-第四三通阀，17-第二冷凝器，18-第二储水罐。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1所示，本发明提供了一种全新的制备低氘水的系统，其包括原料水箱1、第一液体计量泵2、第二液体计量泵3、第一汽化器4、第二汽化器5、第一固定床反应器7、第三固定床反应器10、第一冷凝器11以及贫氘氢循环处理装置。所述原料水箱1用于装载液态水，其上具有两个出水管路，分别与第一液体计量泵2和第二液体计量泵3对应连接，本实施例中，两个液体计量泵均采用隔膜泵，通过冲程和频率调节对两路液态水的流量进行控制，冲程用于流量粗调，频率调节采用变频控制器，用于流量精细调节。

所述的第一汽化器4与第一液体计量泵2连接，第二汽化器5与第二液体计量泵3连接，汽化器用于使液态水汽化为水蒸汽，本实施例中，两个汽化器均采用不锈钢螺旋型盘管，盘管置于加热炉内，液态水进入处于高温状态的螺旋管内，受热汽化直接变为水蒸汽。加热炉的控温热电偶探头置于汽化器出口处，通过加热功率调节，可确保汽化器出口蒸汽温度≥200℃，不存在液态水滞留，便于蒸汽流量的准确控制。

所述的第一固定床反应器7中填装有粒度<100nm的超细铁粉，用于与水蒸汽反应生成氢气和四氧化三铁，然后四氧化三铁又可与氢气反应生成铁和水。所述的第三固定床反应器10输入端同时与第二汽化器5和第一固定床反应器7各自的输出端连接，其内填装有多孔泡沫镍作为填料，用于使氢气和水蒸汽发生催化交换反应，本实施例中，第三固定床反应器10的反应为200℃，根据交换反应平衡常数计算，在200℃时水氢交换平衡常数约为2，氢气中的氘将向水蒸汽中富集，从而得贫氘氢和富氘水蒸汽。

所述的第一冷凝器11的输入端则与第三固定床反应器10的输出端连接，用于将富氘水蒸汽冷凝为液态水，然后收集到与该第一冷凝器11输出端连接的第一储水罐12中。本实施例中的第一冷凝器11为常规的立式管壳式换热器，壳程通冷却水，管程通水蒸汽，根据气体流量和温差确定换热面积。通过参数设置可使气体出口温度降至室温，绝大部分水蒸汽将冷凝为液态水，剩余的氢气中水含量<2%。

所述的贫氘氢循环处理装置用于收集贫氘氢并对其进行处理，以得到贫氘水产品。具体地说，该贫氘氢循环处理装置包括与第一冷凝器11输出端连接的储氢罐13，输入端与该储氢罐13连接的气体循环泵14，输入端与该气体循环泵14输出端连接、且填装有粒度<100nm的四氧化三铁的第二固定床反应器8，输入端与该第二固定床反应器8输出端连接的第二冷凝器17，以及与该第二冷凝器17输出端连接的第二储水罐18。所述的第一汽化器4通过第一三通阀6同时与第一固定床反应器7和第二固定床反应器8连接；所述第三固定床反应器10通过第二三通阀9同时与第一固定床反应器7和第二固定床反应器8连接。而所述的气体循环泵14通过第三三通阀9同时与第一固定床反应器7和第二固定床反应器8连接；所述第二冷凝器17则通过第四三通阀16同时与第一固定床反应器7和第二固定床反应器8连接。

上述所用到的第一三通阀6、第二三通阀9、第三三通阀15和第四三通阀16均为二位三通阀，阀门采用手动或气动方式转换。所述的第二冷凝器17也为采用水冷的立式管壳式换热器。所述的储氢罐13为柔性气囊，其体积可以随气体存储量而变化，容器内气压保持为常压。而所述的气体循环泵14则为波纹管泵，不但可以满足氢气的气密性要求，而且能确保密封材料不会对气体造成污染。

如图2所示，利用上述系统，下面介绍本实施例收集贫氘水产品的过程。

以制备氘浓度为100ppm的低氘水为例。首先，利用天然水作为原料水，装入到原料水箱1中，然后切换第一三通阀6和第二三通阀9，使第一固定床反应器7同时与第一汽化器4和第三固定床10连通；切换第三三通阀15，使气体循环泵14与第二固定床反应器8连通，切换第四三通阀16，使第二固定床反应器7与第二冷凝器17连通。

然后分别开启第一液体计量泵2和第二液体计量泵3，将储存在原料水箱中的原料水分成两路泵出（图2中的A、B两路），并分别进入到第一汽化器4和第二汽化器5中，形成水蒸汽。B路的水蒸汽进入到第三固定床反应器10中，而A路的水蒸汽则进入到第一固定床反应器7中与铁粉发生氧化反应，生成氢气和四氧化三铁，然后氢气再进入到第三固定床反应器10中与水蒸汽混合。混合的氢气和水蒸汽，在多孔泡沫镍填料的催化下，发生氢水催化交换反应，氘由氢气向水蒸汽中转移，得到贫氘氢和富氘水蒸汽。

得到的贫氘氢和富氘水蒸汽同时进入到第一冷凝器11中，富氘水蒸汽被冷凝成液态水，并在重力作用下收集到第一储水罐12中；同时，贫氘氢被送入到储氢罐13中。开启气体循环泵14，将储氢罐13中的贫氘氢泵入到第二固定床反应器8中与四氧化三铁发生还原反应，生成贫氘水蒸汽和金属铁。紧接着，贫氘水蒸汽进入到第二冷凝器17中被冷凝为贫氘产品水，并在重力作用下收集到第二储水罐18中。

经过上述处理，第二储水罐18便可收集到低氘浓度的贫氘水产品。若要获得更低氘浓度的低氘水，也可采用上述循环过程实现；例如，在得到氘浓度为100ppm的一级贫氘水产品后，需要获得氘浓度为69ppm的二级贫氘水产品，则可以将一级贫氘水产品作为原料，送入水箱1中，然后继续循环上述处理过程。

需要说明的是，上述系统中，具有连接关系的部件与部件之间均通过管道进行连接，并且所有的管道外壁均缠绕有玻璃纤维电热带，以实现对管道的供热。并且，管道的外层还包裹有硅酸铝纤维棉层，作为保温材料，使管道各处温度均高于100℃，避免水蒸汽凝结为液态水。

如图3所示，当第一、二固定床反应器失效后，第一固定床反应器7变为氧化态，即四氧化三铁，第二固定床反应器8变为还原态，即金属铁。采用下述步骤继续工作：

首先，利用天然水作为原料水，装入到原料水箱1中，然后切换第一三通阀6和第二三通阀9，使第二固定床反应器7同时与第一汽化器4和第三固定床10连通；切换第三三通阀15，使气体循环泵14与第一固定床反应器8连通，切换第四三通阀16，使第一固定床反应器7与第二冷凝器17连通。

然后分别开启第一液体计量泵2和第二液体计量泵3，将储存在原料水箱中的原料水分成两路泵出（图2中的A、B两路），并分别进入到第一汽化器4和第二汽化器5中，形成水蒸汽。B路的水蒸汽进入到第三固定床反应器10中，而A路的水蒸汽则进入到第二固定床反应器7中与铁粉发生氧化反应，生成氢气和四氧化三铁，然后氢气再进入到第三固定床反应器10中与水蒸汽混合。混合的氢气和水蒸汽，在多孔泡沫镍填料的催化下，发生氢水催化交换反应，氘由氢气向水蒸汽中转移，得到贫氘氢和富氘水蒸汽。

得到的贫氘氢和富氘水蒸汽同时进入到第一冷凝器11中，富氘水蒸汽被冷凝成液态水，并在重力作用下收集到第一储水罐12中；同时，贫氘氢被送入到储氢罐13中。开启气体循环泵14，将储氢罐13中的贫氘氢泵入到第一固定床反应器8中与四氧化三铁发生还原反应，生成贫氘水蒸汽和金属铁。紧接着，贫氘水蒸汽进入到第二冷凝器17中被冷凝为贫氘产品水，并在重力作用下收集到第二储水罐18中。

为了得到氘浓度更低的低氘水，可与实施例1一样，将第二储水罐18收集到的贫氘产品水作为原料，送入到原料水箱1中，然后继续循环上述处理过程。

在本发明中，两个固定床反应器可以呈平行的方式进行排列，然后放在同一个电热炉中，如此一来，可以利用氧化反应的放热来补偿还原反应的吸热，这种热量的综合利用可以有效降低电热炉的加热能耗。本发明设计的低氘水制备系统，相比传统的蒸馏法和水/氢双温催化交换法来说，显著降低了低氘水的制备成本，有助于低氘水在生物医疗领域中的推广应用。因此，本发明很好地突破了现有技术的限制，实现了重大的创新，并顺应了科技发展的潮流。本发明相比现有技术来说，具有突出的实质性特点和显著的进步。

上述实施例仅为本发明优选的实施例，并非是对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种低氘水制备系统，其特征在于，包括原料水箱（1），输入端均与该原料水箱（1）输出端连接的第一液体计量泵（2）和第二液体计量泵（3），输入端与第一液体计量泵（2）输出端连接的第一汽化器（4），输入端与第二液体计量泵（3）输出端连接的第二汽化器（5），输入端与第一汽化器（4）输出端连接、且填装有粒度<100nm的铁粉的第一固定床反应器（7），输入端同时与第二汽化器（5）和第一固定床反应器（7）各自的输出端连接、并且填装有多孔泡沫镍的第三固定床反应器（10），输入端与该第三固定床反应器（10）输出端连接的第一冷凝器（11），与该第一冷凝器（11）输出端连接的第一储水罐（12），以及与第一冷凝器（11）的输出端连接、用于收集贫氘产品水的贫氘氢循环处理装置。

2.根据权利要求1所述的一种低氘水制备系统，其特征在于，所述贫氘氢循环处理装置包括与第一冷凝器（11）输出端连接的储氢罐（13），输入端与该储氢罐（13）连接的气体循环泵（14），输入端与该气体循环泵（14）输出端连接、且填装有粒度<100nm的四氧化三铁粉的第二固定床反应器（8），输入端与该第二固定床反应器（8）输出端连接的第二冷凝器（17），以及与该第二冷凝器（17）输出端连接的第二储水罐（18）。

3.根据权利要求2所述的一种低氘水制备系统，其特征在于，所述第一汽化器（4）通过第一三通阀（6）同时与第一固定床反应器（7）和第二固定床反应器（8）连接；所述第三固定床反应器（10）通过第二三通阀（9）同时与第一固定床反应器（7）和第二固定床反应器（8）连接。

4.根据权利要求3所述的一种低氘水制备系统，其特征在于，所述气体循环泵（14）通过第三三通阀（15）同时与第一固定床反应器（7）和第二固定床反应器（8）连接；所述第二冷凝器（17）通过第四三通阀（16）同时与第一固定床反应器（7）和第二固定床反应器（8）连接。

5.根据权利要求4所述的一种低氘水制备系统，其特征在于，所述第一三通阀（6）、第二三通阀（9）、第三三通阀（15）和第四三通阀（16）均为二位三通阀。

6.根据权利要求1～5任意一项所述的一种低氘水制备系统，其特征在于，所有具有连接关系的部件与部件均通过管道连接，并且所有的管道外壁均缠绕有玻璃纤维电热带。

7.根据权利要求6所述的一种低氘水制备系统，其特征在于，所述玻璃纤维电热带的外层还包裹有硅酸铝纤维棉层。

8.一种权利要求5或7所述的低氘水制备系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）切换第一三通阀和第二三通阀，使第一固定床反应器同时与第一汽化器和第三固定床反应器连通，切换第三三通阀，使气体循环泵与第二固定床反应器连通；切换第四三通阀，使第二固定床反应器与第二冷凝器连通；

（2）分别开启第一液体计量泵和第二液体计量泵，将储存在原料水箱中的水分成两路泵出，并分别进入到第一汽化器和第二汽化器中，形成水蒸汽；

（3）第二汽化器中的水蒸汽进入到第三固定床反应器中；同时，第一汽化器中的水蒸汽进入到第一固定床反应器中与铁粉发生氧化还原反应，生成氢气和四氧化三铁，然后氢气进入到第三固定床反应器中；

（4）氢气与水蒸汽在第三固定床反应器中发生氢水催化交换反应，氘由氢气向水蒸汽中转移，得到贫氘氢和富氘水蒸汽；

（5）贫氘氢和富氘水蒸汽同时进入到第一冷凝器中，富氘水蒸汽被冷凝成液态水，并在重力作用下收集到第一储水罐中；同时，贫氘氢被送入到储氢罐中；

（6）开启气体循环泵，将储氢罐中的贫氘氢泵入到第二固定床反应器中与四氧化三铁发生氧化还原反应，生成贫氘水蒸汽和金属铁；贫氘水蒸汽进入到第二冷凝器中被冷凝为贫氘产品水，并在重力作用下收集到第二储水罐进行存储。

9.根据权利要求8所述的低氘水制备系统的实现方法，其特征在于，若第一固定床反应器和第二固定床反应器均失效，则执行以下步骤：

（a）切换第一三通阀和第二三通阀，使第二固定床反应器同时与第一汽化器和第三固定床反应器连通，切换第三三通阀，使气体循环泵与第一固定床反应器连通；切换第四三通阀，使第一固定床反应器与第二冷凝器连通；

（b）分别开启第一液体计量泵和第二液体计量泵，将储存在原料水箱中的水分成两路泵出，并分别进入到第一汽化器和第二汽化器中，形成水蒸汽；

（c）第二汽化器中的水蒸汽进入到第三固定床反应器中；同时，第一汽化器中的水蒸汽进入到第二固定床反应器中与铁粉发生氧化还原反应，生成氢气和四氧化三铁，然后氢气进入到第三固定床反应器中；

（d）执行步骤（4）～（6），并且步骤（6）中的第二固定床反应器切换为第一固定床反应器。