[发明专利]干法甲烷催化分解制氢同时分离二氧化碳的系统及方法

权利要求书

1.一种干法甲烷催化分解制氢同时分离二氧化碳的系统，其特征在于：该系统包括：甲烷分解系统（Ⅰ），用于制备及提纯氢气；

催化剂再生系统（Ⅱ），用于接收从甲烷分解系统（Ⅰ）出来的失活催化剂，及未转化完全的甲烷混合气，使之与氧化物反应，消除积碳并提供甲烷分解系统（Ⅰ）所需要的热量；

气固分离系统（Ⅲ），用于接收从催化剂再生系统（Ⅱ）与甲烷分解系统中出来的固体颗粒与输送气体，分离并输送到相应反应器。

气体循环系统（Ⅳ），用于接收气固分离系统（Ⅲ）中出来的二氧化碳气体，并将其中一部分二氧化碳气体收集，另一部分二氧化碳及分解气输送到还原反应器（7）。

2.根据权利要求1所述的干法甲烷催化分解制氢同时分离二氧化碳的系统，其特征在于：甲烷分解制氢系统（Ⅰ）包括催化分解装置（1）、冷凝器（2）、气固分离器一（3）、氢气分离室（4）、氢气分离滤膜（5）；

催化分解装置（1）出口与冷凝器（2）相连，冷凝器（2）出口与气固分离器（3）相连，气固分离器一（3）出口与氢气过滤室（4）相连，催化分解装置（1）出口与搅拌混合器（12）相连，催化分解装置（1）入口与旋风分离器（13）相连，氢气分离滤膜（5）在氢气分离室（4）中；

催化剂再生系统（Ⅱ）包括隔板（6）、还原反应器（7），氧化反应器（8），阀门（9），压缩机一（10）；

隔板（6）在还原反应器（7）中，还原反应器（7）上出口与旋风分离器（13）相连，还原反应器（7）下出口与氧化反应器（8）相连，还原反应器（7）上入口与搅拌混合器（12）相连，还原反应器（7）下入口与氢气过滤室（4）相连，还原反应器（7）下入口与压缩机二（16）及气液分离器（18）相连，氧化反应器（8）上出口与气固分离器（11）相连，氧化反应器（8）下入口与阀门（9）相连，氧化反应器（8）下入口与压缩机一（10）相连；

气固分离系统（Ⅲ）包括气固分离器二（11）、搅拌混合器（12）、旋风分离器（13）、凝汽器（14）、除尘器（15）；

气固分离器二（11）的固相出口与搅拌混合器（12）相连，搅拌混合器（12）的入口与气固分离器二（11）和催化分解装置（1）相连，旋风分离器（13）的气相出口与冷凝器（2）相连，旋风分离器（13）的固相出口与催化分解装置（1）相连，凝汽器（14）与除尘器（15）相连，除尘器（15）与压缩机二（16）及压缩机三（17）相连；

气体循环系统（Ⅳ）包括压缩机二（16）、压缩机三（17）、气液分离器（18）；

压缩机二（16）与压缩机三（17）入口与除尘器（15）相连，压缩机二（16）的出口与还原反应器（7）相连，压缩机三（17）的出口与气液分离器（18）相连，气液分离器（18）的出口与还原反应器（7）相连。

3.根据权利要求1所述的干法甲烷催化分解制氢同时分离二氧化碳的系统，其特征在于：催化剂再生系统（Ⅱ）采用镍基氧化物NiO/Al₂O₃或钴基氧化物CoO/Al₂O₃作为氧载体，载体为活性氧化铝，活性成分为NiO或CoO，其粒径范围在300～500μm。

4.根据权利要求1所述的干法甲烷催化分解制氢同时分离二氧化碳的系统，其特征在于：催化剂再生系统（Ⅱ）采用压力在0.1～1.2MPa，以加强反应气与气化介质的反应性。