CN112028018A - 有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放系统及方法 - Google Patents

有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112028018A
CN112028018A CN202010984428.XA CN202010984428A CN112028018A CN 112028018 A CN112028018 A CN 112028018A CN 202010984428 A CN202010984428 A CN 202010984428A CN 112028018 A CN112028018 A CN 112028018A
Authority
CN
China
Prior art keywords
hydrogen
hydrogen storage
storage medium
organic liquid
dehydrogenation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010984428.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN112028018B (zh
Inventor
王斌
方涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shaanxi Heyi Energy Technology Co ltd
Original Assignee
Qingdao Haiwang Energy Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qingdao Haiwang Energy Technology Co Ltd filed Critical Qingdao Haiwang Energy Technology Co Ltd
Priority to CN202010984428.XA priority Critical patent/CN112028018B/zh
Publication of CN112028018A publication Critical patent/CN112028018A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112028018B publication Critical patent/CN112028018B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/52—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with liquids; Regeneration of used liquids
    • C01B3/54—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with liquids; Regeneration of used liquids including a catalytic reaction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/0005—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes
    • C01B3/001—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes characterised by the uptaking medium; Treatment thereof
    • C01B3/0015—Organic compounds; Solutions thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C11/00—Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels
    • F17C11/005—Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels for hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0415—Purification by absorption in liquids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0435—Catalytic purification
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041—Composition of the catalyst
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041—Composition of the catalyst
    • C01B2203/1082—Composition of support materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明公开了一种有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放系统及方法，属于有机液体储氢技术领域。包括气体压缩装置、有机液体储氢介质加氢装置、有机液体储氢介质储罐、富氢储氢介质脱氢装置和富氢储氢介质储罐；其首先将工业粗氢氢源通入气体压缩装置对其进行压缩，然后经压缩后的粗氢氢源进入有机液体储氢介质加氢装置中进行催化加氢，催化加氢后的物料送入富氢储氢介质储罐，将富氢储氢介质储罐中的物料送入富氢储氢介质脱氢装置进行脱氢，最后，经过富氢储氢介质脱氢装置后，高纯氢从其中一个出口排出。本发明无需额外的气体纯化设备，解决了含杂质的工业粗氢氢源的纯化问题，可输出符合使用标准的高纯氢气。

Description

有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放系统及方法
技术领域
本发明属于有机液体储氢技术领域，具体涉及一种有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放系统及方法。
背景技术
氢气是一种极具环境吸引力的燃料，是未来将一系列能源形式连接到各种终端用途的可行能源载体。氢气的质量能量密度是120kJ·g-1，是汽油的三倍。它可以通过直接在内燃机中燃烧供能，也可以通过燃料电池为电动机高效地提供动力，而且过程中仅有水一种产物，因此不会导致环境污染或者增加温室气体排放。氢气的工业来源非常广泛，大规模的工业制氢已经持续了几十年。在中国，强大的化工工业也有着广泛的制氢基础。2015年，我国国内工业副产氢气的商用剩余量约为38万吨/年，约为190万辆燃料电池车一年的燃料使用量(按每辆车年行驶两万公里计算)。我国另有198万吨/年的潜在专业制氢产能可做后续氢源供应。不考虑物流运输问题，上述约240万吨氢源供应都无需新增资本投入。
氢气的储运成为制约其商业化突破性发展的瓶颈所在，也是目前产业化的重点和难点问题。为了实现氢能的规模化应用，发展一种可靠的储氢系统能够同时满足成本和安全性要求是至关重要的。有机液体储氢技术在20世纪90年代首次被提出并引发了广泛的研究，现在已经发展成一种非常有潜力的储存和运输氢气的技术。有机液体储氢系统由成对的有机化合物(有机液体储氢介质和富氢储氢介质)构成，通过有机液体储氢介质加氢反应和富氢储氢介质脱氢反应的循环实现氢气的可逆储放。有机液体储氢介质和富氢储氢介质的物理和化学性质相对氢气更为稳定、安全、可靠，简单易用，且作为固体或液体，运输便捷。相对高压气态储氢和低温液化储氢，有机液体储氢兼具更高的安全性和经济性，具有更高的推广和应用价值。
目前，工业制氢氢源因纯度不足附加值低、工业副产氢源因含氢量不高无实用价值大量浪费，而工业上使用变压吸附、钯膜纯化等工艺对氢气进行纯化时，设备成本与操作成本俱高，使得高纯氢价格居高不下。因此，将廉价易得的工业粗氢氢源进行纯化并安全的进行储存和运输，为后端应用供应符合使用标准的高纯氢气成为本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种基于有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放系统，其能够有效的解决工业粗氢氢源的纯化及氢气的安全储存、运输问题，为后端应用供应符合使用标准的高纯氢气，改变工业制氢氢源附加值低、工业副产氢源大量浪费的发展现状，同时解决氢源在空间和时间上分布不均的问题。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种基于有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放系统，其包括气体压缩装置、有机液体储氢介质加氢装置、有机液体储氢介质储罐、富氢储氢介质脱氢装置和富氢储氢介质储罐；其中：
所述的气体压缩装置的入口与工业粗氢氢源连接；
所述的有机液体储氢介质加氢装置设置有两个入口和一个出口，所述的气体压缩装置的出口连接所述的有机液体储氢介质加氢装置的一个入口，所述的有机液体储氢介质加氢装置的另一个入口连接所述的有机液体储氢介质储罐的出口，所述的有机液体储氢介质加氢装置的出口连接所述的富氢储氢介质储罐；
所述的富氢储氢介质储罐的出口连接所述的富氢储氢介质脱氢装置的入口，所述的富氢储氢介质脱氢装置的出口连接所述的有机液体储氢介质储罐的入口；
通过所述的富氢储氢介质脱氢装置输出高纯氢。
上述的一种基于有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放系统，工业粗氢氢源为专用制氢工艺氢源或工业副产氢源，其原始氢气体积百分含量不高于95％。
上述的一种基于有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放系统，上述的有机液体储氢介质加氢装置中，有机液体储氢介质为以下两种组合中的任意一种：
组合一、N-乙基咔唑、N-丙基咔唑、N-甲基吲哚中的一种或至少两种以任意比例混合；
组合二、甲苯、苄基甲苯、二苄基甲苯中的一种或至少两种以任意比例混合。
上述的一种基于有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放系统，上述的有机液体储氢介质中还添加有有机溶剂，上述的有机溶剂为甲醇、乙醇、正己烷、环己烷、DMF、十氢萘、均三甲苯、二氯甲烷、石油醚或丙酮。
上述的一种基于有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放系统，上述的有机液体储氢介质加氢装置为氢气连续输入、有机液体储氢介质间歇卸料的半间歇反应装置或有机液体储氢介质和氢气均连续输入的连续式反应装置；上述的富氢储氢介质脱氢装置为反应原料连续输入、反应产物连续输出的连续式反应装置。
上述的一种基于有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放系统，上述的有机液体储氢介质加氢装置中装填有具有加氢活性的加氢催化剂，上述的加氢催化剂由活性组分和载体构成，其中，活性组分为Ru、Ni、Pt、Pd、Mo、LaNi5、YH3中的一种或几种，载体为碳、石墨烯、Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2、g-C3N4、沸石、碳化钼、碳化硅、氮化硼中的一种或几种。
上述的一种基于有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放系统，若有机液体储氢介质选用组合一时，其催化加氢的反应温度为80-200℃，反应压力为0.5-12MPa；若有机液体储氢介质选用组合二时，其催化加氢的反应温度为100-200℃，反应压力为3-12MPa。
上述的一种基于有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放系统，上述的富氢储氢介质脱氢装置中装填有具有脱氢活性的脱氢催化剂，上述的脱氢催化剂由活性组分和载体构成，其中，活性组分为Pt及其氧化物、Pd及其氧化物、Ni及其氧化物、Cu及其氧化物、Ru、Co、Mo、Au、Ag中的一种或几种，载体为碳、石墨烯、Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2、g-C3N4、沸石、碳化钼、碳化硅、氮化硼中的一种或几种。
上述的一种基于有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放系统，若有机液体储氢介质选用组合一时，其催化脱氢的反应温度为60-220℃，反应压力为0.001-0.5MPa；若有机液体储氢介质选用组合二时，其催化脱氢的反应温度为250-400℃，反应压力为0.005-0.5MPa。
本发明的另一目的在于提供一种基于有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放方法，依次包括以下步骤：
S1、将工业粗氢氢源通入气体压缩装置对其进行压缩的步骤；
S2、将有机液体储氢介质加氢装置预热至反应所需温度后，经压缩后的粗氢氢源进入预热好的有机液体储氢介质加氢装置中进行催化加氢的步骤；
S3、将步骤S2所得催化加氢后的物料送入富氢储氢介质储罐的步骤；
S4、对富氢储氢介质脱氢装置进行预热，达到脱氢反应温度后，将富氢储氢介质储罐中的物料送入富氢储氢介质脱氢装置进行脱氢的步骤；
S5、经过富氢储氢介质脱氢装置后，高纯氢从其中一个出口排出，另一部分产物进入有机液体储氢介质储罐中。
与现有技术相比，本发明带来了以下有益技术效果：
本发明提出了一种基于有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放系统，其包括气体压缩装置、有机液体储氢介质加氢装置、有机液体储氢介质储罐、富氢储氢介质脱氢装置和富氢储氢介质储罐；通过各个装置的相互配合，可以实现对粗氢的纯化，解决了氢气的储存及运输问题。
本发明以有机液体储氢介质为媒介，将产能巨大、来源广泛的工业粗氢氢源和应用端的高纯氢气需求连接起来，在氢气储运的实现过程中，无需额外的氢气纯化设备而实现了粗氢的等效纯化，为后端应用供应符合使用标准的高纯氢气，改变工业制氢氢源附加值低、工业副产氢源大量浪费的发展现状，降低了工艺流程的复杂性，减少了纯化工艺的设备成本投入和操作成本投入，同时借助有机液体储氢介质和富氢储氢介质作为常温液体或固体便捷的存储和运输特性，解决工业粗氢氢源中氢气在储存、运输过程中的安全问题。
本发明有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放方法便于操作，安全可行，可推广应用。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步说明：
图1为本发明一种基于有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放系统结构简图。
具体实施方式
本发明提出了一种基于有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放系统及方法，为了使本发明的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明做详细说明。
除非另有其他明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”等等将被理解为包括所陈述的部件或组成部分，而并未排除其他部件或其他组成部分。
作为本发明的主要改进点，其是将现有技术中的各个装置进行结合，形成本发明一种基于有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放系统，该系统不需要额外的氢气纯化设备对粗氢进行纯化，而且，该系统将工业粗氢氢源与应用端的高纯氢气需求连接起来，解决了本领域技术人员一直以来想解决的技术问题。
本发明中所述及的“气体压缩装置、有机液体储氢介质加氢装置、有机液体储氢介质储罐、富氢储氢介质脱氢装置和富氢储氢介质储罐”的具体结构不做详细描述，本领域技术人员参见现有技术即可实现。
如图1所示，本发明一种基于有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放系统中，工业粗氢氢源与气体压缩装置的入口相连，有机液体储氢介质的加氢装置两个入口分别与气体压缩装置的出口和有机液体储氢介质储罐的出口相连，有机液体储氢介质的加氢装置出口与富氢储氢介质储罐的入口相连，富氢储氢介质储罐的出口与富氢储氢介质的脱氢装置入口相连，富氢储氢介质的脱氢装置有两个出口，一个与有机液体储氢介质储罐的入口相连，一个出口可以输出高纯氢。
在本发明系统的前端输入原始氢气体积百分含量不高于95％的工业粗氢氢源，其来源可为专用制氢工艺氢源(如煤制氢、天然气制氢、炼化制氢等)或工业副产氢源(氯碱副产氢、焦炉煤气副产氢等)，经由系统转化，可输出氢气体积百分含量高于工业粗氢氢源的高纯氢。
本发明系统中的气体压缩装置根据压力和流量，可为活塞压缩机、隔膜压缩机、金属氢化物热压缩机中的一种或几种的串联或并联，压缩机应满足防爆要求，装置中包含氢气缓冲罐。
系统中的有机液体储氢介质为以下两种组合中的一种：
组合一：N-乙基咔唑、N-丙基咔唑、N-甲基吲哚中的一种或几种以任意比例混合。
组合二：甲苯、苄基甲苯、二苄基甲苯中的一种或几种以任意比例混合。
有机液体储氢介质也可添加甲醇、乙醇、正己烷、环己烷、DMF、十氢萘、均三甲苯、二氯甲烷、石油醚、丙酮等常见有机溶剂后使用。
本发明系统中有两处装置中发生化学反应，为吸收氢气的有机液体储氢介质加氢装置和释放氢气的富氢储氢介质脱氢装置，反应装置可以集成辅助反应进行的多种附件，但装置原理不变。
有机液体储氢介质加氢装置优选为氢气连续输入、有机液体储氢介质间歇卸料的半间歇反应装置或有机液体储氢介质和氢气均连续输入的连续式反应装置。
富氢储氢介质脱氢装置优选为反应原料连续输入、反应产物连续输出的连续式反应装置。
连续式反应装置，两次输入间隔2分钟以内的脉冲式物料输入在此系统中同样认定为连续式反应装置。
有机液体储氢介质加氢装置中装填有具有加氢活性的加氢催化剂，具有加氢活性的加氢催化剂由活性组分和载体构成，其中，活性组分为Ru、Ni、Pt、Pd、Mo、LaNi5、YH3中的一种或几种，载体为碳、石墨烯、Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2、g-C3N4、沸石、碳化钼、碳化硅、氮化硼中的一种或几种。
针对上述的组合一，催化加氢的反应温度为80-200℃，反应压力为0.5-12MPa。
针对上述的组合二，催化加氢的反应温度为100-200℃，反应压力为3-12MPa。
经压缩后的粗氢在进入有机液体储氢介质加氢装置前预热至反应所需温度，其热量可源于电加热、间壁介质加热、燃料(例如具有一定热值的工业废气、工业粗氢原料气或部分有机液体脱氢)燃烧直接放热或尾气(烟气)供热；反应过程中加氢装置的温度维持方式可为装置中段引入冷氢流股、间壁介质冷却等方式。
富氢储氢介质脱氢装置中装填有具有脱氢活性的脱氢催化剂，上述具有脱氢活性的脱氢催化剂由活性组分和载体构成，其中，活性组分为Pt及其氧化物、Pd及其氧化物、Ni及其氧化物、Cu及其氧化物、Ru、Co、Mo、Au、Ag中的一种或几种，载体为碳、石墨烯、Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2、g-C3N4、沸石、碳化钼、碳化硅、氮化硼中的一种或几种。
催化脱氢的反应温度为60-220℃，反应压力为0.001-0.5MPa。
针对上述的组合二，催化脱氢的反应温度为250-400℃，反应压力为0.005-0.5MPa。
富氢储氢介质脱氢装置的温度维持方式可为电加热、间壁介质加热、燃料(例如具有一定热值的工业废气、工业粗氢原料气或部分有机液体脱氢)燃烧直接放热或尾气(烟气)供热等方式。所释放的氢气燃烧供热方式主要适用于分体模式中无电源、热源供应或成本较高的应用场景。
基于有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放方法，在不使用氢气纯化装置的情况下输出的高纯氢中的氢气体积百分含量高于工业粗氢氢源中的氢气体积百分含量，且不低于99％。
基于有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放方法，在面对不同需求和应用场景时，通过调整富氢储氢介质脱氢装置中脱氢催化剂的种类、用量及分布方式，可实现高纯氢的输出纯度在99％-99.9999％间的调节。
基于有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放方法，在面对不同需求和应用场景时，有机液体储氢介质加氢装置和富氢储氢介质脱氢装置分为一体模式和分体模式。
一体模式为：有机液体储氢介质加氢装置和富氢储氢介质脱氢装置通过管道在同一区域范围内实现连通，通过两套装置功率的调节，实现工业粗氢氢源的原地纯化。这一模式适用于各类工业氢源产能有波动的场景，或氢气原地消纳，但需氢端对氢源品质、稳定性的要求超过粗氢氢源的场景。
分体模式为：有机液体储氢介质加氢装置和富氢储氢介质脱氢装置放置在不同区域范围内，通过有机液体储氢介质储罐和富氢储氢介质储罐对所容纳介质的储存和运输实现高纯氢的安全储存、便捷运输。这一模式适用于工业氢源与需求端较远的场景，距离多在10-50公里以上。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。
尽管本文中较多的使用了诸如有机液体储氢介质加氢装置、富氢储氢介质脱氢装置等术语，但并不排除使用其它术语的可能性，使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
需要进一步说明的是，本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的精神所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种基于有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放系统，其特征在于：其包括气体压缩装置、有机液体储氢介质加氢装置、有机液体储氢介质储罐、富氢储氢介质脱氢装置和富氢储氢介质储罐；其中：
所述的气体压缩装置的入口与工业粗氢氢源连接；
所述的有机液体储氢介质加氢装置设置有两个入口和一个出口，所述的气体压缩装置的出口连接所述的有机液体储氢介质加氢装置的一个入口，所述的有机液体储氢介质加氢装置的另一个入口连接所述的有机液体储氢介质储罐的出口，所述的有机液体储氢介质加氢装置的出口连接所述的富氢储氢介质储罐；
所述的富氢储氢介质储罐的出口连接所述的富氢储氢介质脱氢装置的入口，所述的富氢储氢介质脱氢装置的出口连接所述的有机液体储氢介质储罐的入口；
通过所述的富氢储氢介质脱氢装置输出高纯氢。
2.根据权利要求1所述的一种基于有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放系统，其特征在于：所述的工业粗氢氢源为专用制氢工艺氢源或工业副产氢源，其原始氢气体积百分含量不高于95％。
3.根据权利要求1所述的一种基于有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放系统，其特征在于：所述的有机液体储氢介质加氢装置中，有机液体储氢介质为以下两种组合中的任意一种：
组合一、N-乙基咔唑、N-丙基咔唑、N-甲基吲哚中的一种或至少两种以任意比例混合；
组合二、甲苯、苄基甲苯、二苄基甲苯中的一种或至少两种以任意比例混合。
4.根据权利要求3所述的一种基于有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放系统，其特征在于：所述的有机液体储氢介质中还添加有有机溶剂，所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、正己烷、环己烷、DMF、十氢萘、均三甲苯、二氯甲烷、石油醚或丙酮。
5.根据权利要求1所述的一种基于有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放系统，其特征在于：所述的有机液体储氢介质加氢装置为氢气连续输入、有机液体储氢介质间歇卸料的半间歇反应装置或有机液体储氢介质和氢气均连续输入的连续式反应装置；所述的富氢储氢介质脱氢装置为反应原料连续输入、反应产物连续输出的连续式反应装置。
6.根据权利要求1所述的一种基于有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放系统，其特征在于：所述的有机液体储氢介质加氢装置中装填有具有加氢活性的加氢催化剂，所述的加氢催化剂由活性组分和载体构成，其中，活性组分为Ru、Ni、Pt、Pd、Mo、LaNi5、YH3中的一种或几种，载体为碳、石墨烯、Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2、g-C3N4、沸石、碳化钼、碳化硅、氮化硼中的一种或几种。
7.根据权利要求3所述的一种基于有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放系统，其特征在于：若有机液体储氢介质选用组合一时，其催化加氢的反应温度为80-200℃，反应压力为0.5-12MPa；若有机液体储氢介质选用组合二时，其催化加氢的反应温度为100-200℃，反应压力为3-12MPa。
8.根据权利要求1所述的一种基于有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放系统，其特征在于：所述的富氢储氢介质脱氢装置中装填有具有脱氢活性的脱氢催化剂，所述的脱氢催化剂由活性组分和载体构成，其中，活性组分为Pt及其氧化物、Pd及其氧化物、Ni及其氧化物、Cu及其氧化物、Ru、Co、Mo、Au、Ag中的一种或几种，载体为碳、石墨烯、Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2、g-C3N4、沸石、碳化钼、碳化硅、氮化硼中的一种或几种。
9.根据权利要求3所述的一种基于有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放系统，其特征在于：若有机液体储氢介质选用组合一时，其催化脱氢的反应温度为60-220℃，反应压力为0.001-0.5MPa；若有机液体储氢介质选用组合二时，其催化脱氢的反应温度为250-400℃，反应压力为0.005-0.5MPa。
10.一种基于有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放方法，其特征在于，其采用权利要求1～9任一项所述的一种基于有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放系统，所述的方法依次包括以下步骤：
S1、将工业粗氢氢源通入气体压缩装置对其进行压缩的步骤；
S2、将有机液体储氢介质加氢装置预热至反应所需温度后，经压缩后的粗氢氢源进入预热好的有机液体储氢介质加氢装置中进行催化加氢的步骤；
S3、将步骤S2所得催化加氢后的物料送入富氢储氢介质储罐的步骤；
S4、对富氢储氢介质脱氢装置进行预热，达到脱氢反应温度后，将富氢储氢介质储罐中的物料送入富氢储氢介质脱氢装置进行脱氢的步骤；
S5、经过富氢储氢介质脱氢装置后，高纯氢从其中一个出口排出，另一部分产物进入有机液体储氢介质储罐中。
CN202010984428.XA 2020-09-18 2020-09-18 有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放系统及方法 Active CN112028018B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010984428.XA CN112028018B (zh) 2020-09-18 2020-09-18 有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010984428.XA CN112028018B (zh) 2020-09-18 2020-09-18 有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放系统及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112028018A true CN112028018A (zh) 2020-12-04
CN112028018B CN112028018B (zh) 2023-10-13

Family

ID=73573790

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010984428.XA Active CN112028018B (zh) 2020-09-18 2020-09-18 有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112028018B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112844266A (zh) * 2021-01-15 2021-05-28 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种加氢反应器控温系统及方法
CN114497630A (zh) * 2022-01-30 2022-05-13 北京东方红升新能源应用技术研究院有限公司 一种储氢用有机液体材料、催化储氢体系及储氢方法
CN114733530A (zh) * 2022-03-29 2022-07-12 西安交通大学 一种有机液体储氢载体的加氢催化剂及其制备方法和应用
CN115849300A (zh) * 2022-12-23 2023-03-28 中国天辰工程有限公司 一种以甲苯为储氢剂的储放氢工艺及系统
WO2023090930A1 (ko) * 2021-11-18 2023-05-25 고려대학교 산학협력단 수소 제조용 백금-몰리브데넘 촉매 및 이를 이용한 수소의 제조방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1053865A (zh) * 1989-11-24 1991-08-14 能源变换设备有限公司 用于电化电池的催化储氢电极材料及含有此种材料的电化学电池
CN104973567A (zh) * 2015-04-10 2015-10-14 江苏氢阳能源有限公司 一种液态氢源材料的脱氢反应系统及其使用方法
CN104979574A (zh) * 2015-04-10 2015-10-14 江苏氢阳能源有限公司 一种基于氢燃料电池的液态氢源材料供氢反应系统
CN106252686A (zh) * 2016-08-27 2016-12-21 温州集智科技有限公司 一种可制氢储氢的氢能发电系统
CN106252691A (zh) * 2016-08-27 2016-12-21 温州集智科技有限公司 一种液态有机物作为储氢材料的储氢发电系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1053865A (zh) * 1989-11-24 1991-08-14 能源变换设备有限公司 用于电化电池的催化储氢电极材料及含有此种材料的电化学电池
CN104973567A (zh) * 2015-04-10 2015-10-14 江苏氢阳能源有限公司 一种液态氢源材料的脱氢反应系统及其使用方法
CN104979574A (zh) * 2015-04-10 2015-10-14 江苏氢阳能源有限公司 一种基于氢燃料电池的液态氢源材料供氢反应系统
CN106252686A (zh) * 2016-08-27 2016-12-21 温州集智科技有限公司 一种可制氢储氢的氢能发电系统
CN106252691A (zh) * 2016-08-27 2016-12-21 温州集智科技有限公司 一种液态有机物作为储氢材料的储氢发电系统

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112844266A (zh) * 2021-01-15 2021-05-28 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种加氢反应器控温系统及方法
WO2023090930A1 (ko) * 2021-11-18 2023-05-25 고려대학교 산학협력단 수소 제조용 백금-몰리브데넘 촉매 및 이를 이용한 수소의 제조방법
CN114497630A (zh) * 2022-01-30 2022-05-13 北京东方红升新能源应用技术研究院有限公司 一种储氢用有机液体材料、催化储氢体系及储氢方法
CN114497630B (zh) * 2022-01-30 2023-11-21 北京东方红升新能源应用技术研究院有限公司 一种储氢用有机液体材料、催化储氢体系及储氢方法
CN114733530A (zh) * 2022-03-29 2022-07-12 西安交通大学 一种有机液体储氢载体的加氢催化剂及其制备方法和应用
CN114733530B (zh) * 2022-03-29 2023-11-03 陕西氢易能源科技有限公司 一种有机液体储氢载体的加氢催化剂及其制备方法和应用
CN115849300A (zh) * 2022-12-23 2023-03-28 中国天辰工程有限公司 一种以甲苯为储氢剂的储放氢工艺及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN112028018B (zh) 2023-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112028018B (zh) 有机液体储氢介质的工业粗氢纯化与氢储放系统及方法
US20200398240A1 (en) Ammonia Decomposition Apparatus and System and Hydrogen Production Method
CN214753865U (zh) 一种新型液氨储氢发电系统
CN112093775A (zh) 有机液体储氢介质和工业粗氢氢源的储放氢系统及方法
CN100417588C (zh) 一种液态烃类在钯膜反应器中制取高纯氢气的方法
CN101239701A (zh) 供氢装置和供氢方法
CN201376896Y (zh) 汽车用甲醇蒸汽重整转化制氢装置
CN103086325A (zh) 一种天然气制氢反应器及其制氢工艺
CN104627961A (zh) 氢燃料电池汽车上使用压缩天然气原位制氢的方法和系统
CN104591086B (zh) 氢燃料电池汽车上用天然气水合物原位制氢的方法和系统
CN210103452U (zh) 一种撬装式高纯氢纯化装置
CN111137856A (zh) 一种撬装式移动现场制氢一体机
CN1245329C (zh) 含氢无机化合物水溶液制氢催化剂及制氢方法
CN208062172U (zh) 一种移动式甲醇sofc发电系统
CN104627962B (zh) 氢燃料电池汽车上使用液化天然气原位制氢的方法和系统
CN101295795B (zh) 烷烃裂解与燃料电池复合发电系统
CN216698443U (zh) 一种分布式氨储能系统
US20200182405A1 (en) Refueling station for supplying energy carriers to vehicles
CN216756382U (zh) 一种甲醇制备及循环利用系统
CN102452641B (zh) 一种费托合成工艺弛放气的回收方法
CN212559455U (zh) 一种甲醇水小型加氢站
CN112624037A (zh) 一种基于液态有机氢载体的吸氢脱氢系统
CN1193927C (zh) 以钠冷快堆为热源催化热解甲烷制氢储氢装置
Wu Hydrogen storage via sodium borohydride
CN218654385U (zh) 一种高效脱氢反应管

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: 710116 East and middle households of building 20, West Huigu, Keyuan Third Road, Fengdong new town, Chang'an District, Xi'an, Shaanxi Province

Applicant after: Xi'an Haiwang Energy Technology Co.,Ltd.

Address before: 266000 no.2566 Jiaozhouwan East Road, Huangdao District, Qingdao, Shandong Province

Applicant before: Qingdao Haiwang Energy Technology Co.,Ltd.

TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20220117

Address after: 710075 No. fx-a272, 5 / F, building 12, West Yungu phase II, Fengxi new town, Xixian new area, Xi'an City, Shaanxi Province

Applicant after: Shaanxi Jizhi hydrogen source technology Co.,Ltd.

Address before: 710116 East and middle households of building 20, West Huigu, Keyuan Third Road, Fengdong new town, Chang'an District, Xi'an, Shaanxi Province

Applicant before: Xi'an Haiwang Energy Technology Co.,Ltd.

TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20220622

Address after: 710086 room 031, F2002, 20 / F, block 4-A, Xixian financial port, Fengdong new town energy Jinmao District, Xixian new area, Xi'an City, Shaanxi Province

Applicant after: Shaanxi Heyi Energy Technology Co.,Ltd.

Address before: 710075 No. fx-a272, 5 / F, building 12, West Yungu phase II, Fengxi new town, Xixian new area, Xi'an City, Shaanxi Province

Applicant before: Shaanxi Jizhi hydrogen source technology Co.,Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant