CN112777566A - 一种用于制备氢气的装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于制备氢气的装置，包括反应釜、原料罐、搅拌器、真空泵、水循环系统、水蒸气阀、蒸汽喷头、储气罐、干燥塔、压缩机；所述反应釜顶部安装原料罐；反应釜的上方安装真空泵；反应釜下方安装出料口；反应釜内设有蒸汽喷头；反应釜的底部安装搅拌器；反应釜外设有水循环系统；氢气出气管连通干燥塔；干燥塔连通压缩机；压缩机连通储气罐；储气罐通过控制阀连接至终端。本发明提供一种用于制备氢气的装置，该装置用于镁粉制氢，成本低，能耗小，低碳环保无污染，适于推广。

Description

一种用于制备氢气的装置
技术领域
本发明涉及清洁燃料领域，具体是指一种用于制备氢气的装置。
背景技术
氢气作为一种清洁能源，具有燃烧热量高、燃烧产物无污染的优势，是最有希望取代传统化石燃料的能源载体，在未来能源结构中将占重要地位。常见的制氢方法有氯碱工业副产物提纯制氢、煤制氢、天然气蒸汽重整制氢、甲醇裂解制氢、电解水制氢、生物质等可再生能源制氢。
氢能源作为一种新型能源,其来源即制氢供氢方式很多,但都存在这样那样的问题。国内外市场对低成本供氢的需求十分迫切。
氯碱工业副产物氢气市场需求比较小，且高纯度氢气的价格相对于氯碱工业副产氢气的价格会有10倍左右之高，因此，由氯碱工业副产物低纯度氢气制取高纯氢的经济效益十分可观。
我国煤炭资源丰富，国内新建的制氢装置大多以煤炭为原料，但是煤制氢行业耗水耗能巨大，二氧化碳和污水的排放也较多，对环境影响较大，但煤制氢的成本较低，仅为0.6～1.2元/Nm3。；而且煤气化制氢的投资高、产氢率低、CO2排放量大，需不断改进工艺技术，提高氢气纯度和产率，降低污染。
天然气蒸汽重整制氢是天然气制氢方法中技术较为成熟，成本仅次于煤制氢，约每标准立方为0.7～1.6能量转化率高达72%以上，是工业应用最广的方法。但是也存在耗能比较高，生产成本比较高，硬件设备投入比较大。
开发比较低廉的制氢设备是非常有必要的。
发明内容
综上所述，本发明的目的在于提供一种用于制备氢气的装置。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种用于制备氢气的装置，包括反应釜、原料罐、搅拌器、真空泵、水循环系统、水蒸气阀、蒸汽喷头、储气罐、干燥塔、压缩机，所述反应釜顶部安装原料罐；原料罐的下口安装控制阀，原料罐的侧方安装球阀；反应釜的顶部还装有压力表、安全阀、氢气出气管；反应釜的上方安装真空泵；反应釜与真空泵之间安装真空阀；反应釜下方安装出料口；反应釜内设有蒸汽喷头；蒸汽喷头的输气管路上设有水蒸气阀；反应釜的底部安装搅拌器；反应釜外设有水循环系统；所述氢气出气管连通干燥塔；干燥塔连通压缩机；压缩机连通储气罐；储气罐通过控制阀连接至终端。
上述干燥塔内装有干燥活化的5A分子筛。
上述氢气出气管设有控制阀。
上述干燥塔上设有压力表、安全阀、真空阀。
上述储气罐上设有压力表、安全阀、真空阀。
上述的终端设有体积流量计。
进一步的，通过真空阀的开与关控制反应釜内的真空，通过真空阀的开与关控制原料罐的真空，通过真空阀的开与关控制干燥塔的真空，通过真空阀的开与关控制储气罐的真空。
进一步的，通过蒸汽阀控制蒸汽喷头的蒸汽流量和时间。
进一步的，通过体积流量计来记录氢气的使用流量。
本发明的优点及有益效果是:
与现有技术相比，本发明具有以下优势：
1、本发明用于制氢，其成本低于其他方法制氢（天然气，甲醇，电解水等）的成本。
2、本发明制氢原料易得，氢的产量高且纯，镁粉（或者其它单质金属，如钾、钠、钙、铝、锌、铁、锡）在市场可就近购买，方便快捷，副产物氧化镁的工业需求量很大，可销售市场，醋酸纤维素可回收重复使用，所得目标产物均为可用原料。
3、本发明的装置在生产过程采用DCS操作系统控制，数据准确，减少浪费和事故发生。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
如图1所示，一种用于制备氢气的装置，包括反应釜1、原料罐2、搅拌器14、真空泵9、水循环系统18、水蒸气阀3、蒸汽喷头5、储气罐15、干燥塔12、压缩机13，所述反应釜1顶部安装原料罐2，；原料罐2的下口安装控制阀11，原料罐2的侧方安装球阀4；反应釜1的顶部还装有压力表6、安全阀7-1、氢气出气管10；反应釜1的上方安装真空泵9；反应釜1与真空泵9之间安装真空阀8-1；反应釜1下方安装出料口17；反应釜1内设有蒸汽喷头5；蒸汽喷头5的输气管路上设有水蒸气阀3；反应釜1的底部安装搅拌器14；反应釜1外设有水循环系统18；所述氢气出气管10连通干燥塔12；干燥塔12连通压缩机13；压缩机13连通储气罐15；储气罐15通过控制阀11-2连接至终端。
上述干燥塔12内装有干燥活化的5A分子筛。
上述氢气出气管10设有控制阀11-1。
上述干燥塔12上设有压力表6-1、安全阀7-2、真空阀8-3。
上述储气罐15上设有压力表6-2、安全阀7-3、真空阀8-4。
上述的终端设有体积流量计16。
进一步的，通过真空阀8-1的开与关控制反应釜1内的真空，通过真空阀8-2的开与关控制原料罐2的真空，通过真空阀8-3的开与关控制干燥塔12的真空，通过真空阀8-4的开与关控制储气罐15的真空。
进一步的，通过蒸汽阀3控制蒸汽喷头5的蒸汽流量和时间。
进一步的，通过体积流量计16来记录氢气的使用流量。
实施例
现以镁粉为原料，理论上1mol Mg可反应生成22.4升氢气。
首先，制备缓释颗粒：称取镁粉8公斤，称取醋酸纤维素0.5公斤作为粘合剂。在醋酸纤维素中加入0.03公斤水，充分搅拌均匀，再将镁粉和加水溶解后的醋酸纤维素投入混合器充分搅拌，冷压成微型球，然后送进微波干燥箱，干燥温度40度，干燥时间20分钟，待颗粒温度降至室温，称重得8.39公斤缓释颗粒。
设定参数：反应釜1的工作压力为0.30 mpa。储气罐15压力为0.35 mpa。真空度控制≤200pa，真空度达到后，关闭真空阀8-1，8-2、8-3和8-4。
开启水循环系统18，保持反应釜1内初期处于室温。
投料：将制得的缓释颗粒投入原料罐2，开启搅拌器14及球阀4，开启蒸汽喷头5往反应釜1通入蒸汽，监视反应釜1上方压力表6的上升状况，当压力接近或达到0.25 mpa时，将控制阀11和球阀4关小，直至反应釜1内压力达到0.30mpa为止，继续观察10-15分钟，维持釜内压力恒定，可缓慢打开氢气出气管10的控制阀11-1，氢气进入干燥塔12内。
干燥：开启压缩机13，使氢气连续通过干燥塔12，最后由压缩机13将纯净干燥的氢气送进储气罐15。
当储气罐15的压力达到0.35 mpa时，完成氢气一个生产周期。

Claims (5)

1.一种用于制备氢气的装置，包括反应釜（1）、原料罐（2）、搅拌器（14）、真空泵（9）、水循环系统（18）、水蒸气阀（3）、蒸汽喷头（5）、储气罐（15）、干燥塔（12）、压缩机（13），其特征在于：所述反应釜（1）顶部安装原料罐（2）；原料罐（2）的下口安装控制阀（11），原料罐（2）的侧方安装球阀（4）；反应釜（1）的顶部还装有压力表（6）、安全阀（7-1）、氢气出气管（10）；反应釜（1）的上方安装真空泵（9）；反应釜（1）与真空泵（9）之间安装真空阀（8-1）；反应釜（1）下方安装出料口（17）；反应釜（1）内设有蒸汽喷头（5）；蒸汽喷头（5）的管路上设有水蒸气阀（3）；反应釜（1）的底部安装搅拌器（14）；反应釜（1）外设有水循环系统（18）；所述氢气出气管（10）连通干燥塔（12）；干燥塔（12）连通压缩机（13）；压缩机（13）连通储气罐（15）；储气罐（15）通过控制阀（11-2）和体积流量计（16）连接至终端。
2.如权利要求1所述的一种用于制备氢气的装置，其特征在于：所述的干燥塔（12）内装有干燥活化的5A分子筛。
3.如权利要求1所述的一种用于制备氢气的装置，其特征在于：所述述氢气出气管（10）设有控制阀（11-1）。
4.如权利要求1所述的一种用于制备氢气的装置，其特征在于：所述述干燥塔（12）上设有压力表（6-1）、安全阀（7-2）、真空阀（8-3）。
5.如权利要求1所述的一种用于制备氢气的装置，其特征在于：所述述储气罐（15）上设有压力表（6-2）、安全阀（7-3）、真空阀（8-4）。
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