CN108557762A - 一种氢动力燃料的环保型合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于氢动力燃料合成领域，涉及一种氢动力燃料的环保型合成方法，主要包括按比例称取一定量的原料，将原料混合均匀得到第一混合液；将第一混合液加热至第一混合液完全气化；将气化后的原料通入反应炉中，气化后的原料在第一催化剂作用下发生裂解反应得到氢动力燃料；将裂解反应得到的气体混合物通过降温通道进行冷却降温；将冷却降温后排出降温通道的氢燃料装入储氢罐中备用，使上述冷却降温后的液态二氧化碳流入反应池中；向反应池中通入氢气并加入第二催化剂反应得到第二混合液；将第二混合液加入另一条生产线进行上述S2‑S5，制得另一品质的氢燃料七个步骤；本发明得到的氢动力燃料纯度高、稳定性好、含硫量低且燃烧性能好。

Description

一种氢动力燃料的环保型合成方法
技术领域
本发明涉及一种合成方法，属于氢动力燃料合成领域，更具体地说，本发明涉及一种氢动力燃料的环保型合成方法。
背景技术
燃料广泛应用于工农业生产和人民生活，是能通过化学或物理反应(包含反应)释放出能量的物质。燃料的种类有多种，按形态可分为固体燃料(如煤、炭、木材)、液体燃料(如汽油、煤油、石油)、气体燃料(如天然气、煤气、沼气)；按类型可以分为化石燃料(如石油、煤、油页岩、甲烷、油砂等)、生物燃料(如乙醇、生物柴油等)、核燃料(如铀235、铀233、铀238、钚239、钍232等)。而随着人类社会的持续发展，人们对化石、石油等不可再生能源的无限制开采不仅导致不可再生能源的存储量日益减少，价格攀升，而且这些能源的燃烧会释放大量二氧化碳导致温室效应加重，进而引发极端天气现象，因此，人类正面，临着能源短缺与环境污染导致环境恶化所带来的巨大威胁。
为了克服不可再生能源存在的缺陷，人们一直在寻找一种能廉价制取、可再生及无毒无害的清洁能源。而氢能由于具有资源丰富，地球上的氢资源极其丰富；氢燃烧又生成水，所以氢是一种不受资源限制取之不尽、用之不竭的能源；无污染，氢气本身无毒，燃烧时生成水和少量氮化氢，但比石油基燃料燃烧时的产生量低80％，不会像矿物燃料那样产生大量烟尘及一氧化碳，二氧化碳、碳氢化合物、铅化物等对环境有害的污染物质，少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境，所以氢是最清洁的能源；热值高，除核燃料外，氢的燃烧值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的；氢燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快等优点而被广泛作为新能源使用。
现有氢动力能源生产中存在原料储存不便、反应速度控制不便等问题。为了解决这些问题，因此，本发明提出了一种氢动力燃料的环保型合成方法。
发明内容
基于以上技术问题，本发明提供了一种氢动力燃料的环保型合成方法，从而解决了以往氢动力能源合成过程中原料储存不便及反应速度控制不便的技术问题。
为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种氢动力燃料的环保型合成方法，主要包括以下步骤，
S1.按比例称取一定量的原料，将原料混合均匀得到第一混合液；
S2.将上述得到的第一混合液加热至第一混合液完全气化；
S3.将上述得到的气化后的原料通入反应炉中，气化后的原料在第一催化剂作用下发生裂解反应得到氢动力燃料；
S4.将上述裂解反应得到的气体混合物通过降温通道进行冷却降温；
S5.将上述冷却降温后排出降温通道的氢燃料装入储氢罐中备用，使上述冷却降温后的液态二氧化碳流入反应池中；
S6.向反应池中通入氢气并加入第二催化剂反应得到第二混合液；
S7.将第二混合液加入另一条生产线进行上述S2-S5，制得另一品质的氢燃料。
在以上技术方案基础上：所述原料包括主要原料和辅助原料，主要原料为甲醇或乙醇，辅助原料为水，所述甲醇与水的质量百分比为17∶5，所述乙醇与水的质量百分比为15∶4。
在以上技术方案基础上：所述第一混合液在加热器中进行加热气化，所述加热器中的温度为130-145℃。
在以上技术方案基础上：所述反应炉内均匀的设有若干个第一催化剂；所述反应炉内的温度为290-320℃。
在以上技术方案基础上：所述降温通道内的温度为28-35℃。
在以上技术方案基础上：所述第一催化剂为沉淀法生产的铜锌铬系催化剂；所述第二催化剂为以氧化铜为基础的三元低温催化剂。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明中，甲醇或乙醇为主要原料，甲醇和乙醇在潮湿环境下的性质稳定，不会发生副反应，便于储存和运输，从而便于氢动力燃料的制备；
2、本发明中，甲醇或乙醇制备氢动力燃料的过程中没有污染物的产生，不会对环境造成污染，符合绿色生产的生产需求；
3、本发明中，甲醇或乙醇制备氢动力燃料的过程中产生的二氧化碳气体经冷凝后变为二氧化碳液体并可在反应池中与氢气在催化剂作用下生产甲醇和水；此过程可以将二氧化碳变为甲醇，防止二氧化碳排放进空气中加剧温室效应；同时还可以将二氧化碳反应生成的甲醇与水的混合物作为原料进行氢动力燃料的制备；因此，此过程不仅可以防止二氧化碳排入大气造成温室效应还可以将二氧化碳作为原料生成甲醇和水的混合物进行氢动力燃料的制备；原料利用率高，环境污染小；
4、本发明中，制备得到的氢动力燃料纯度高、稳定性好、含硫量低且燃烧性能好。
附图说明
图1是本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面对本发明作进一步的说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
具体实施例
实施例1
如图1所示，一种氢动力燃料的环保型合成方法，主要包括以下步骤，
S1.按比例称取一定量的原料，将原料混合均匀得到第一混合液；
S2.将上述得到的第一混合液加热至第一混合液完全气化；
S3.将上述得到的气化后的原料通入反应炉中，气化后的原料在第一催化剂作用下发生裂解反应得到氢动力燃料；
S4.将上述裂解反应得到的气体混合物通过降温通道进行冷却降温；
S5.将上述冷却降温后排出降温通道的氢燃料装入储氢罐中备用，使上述冷却降温后的液态二氧化碳流入反应池中；
S6.向反应池中通入氢气并加入第二催化剂反应得到第二混合液；
S7.将第二混合液加入另一条生产线进行上述S2-S5，制得另一品质的氢燃料；
本实施例使用时，将来源于农业植物废弃物提取的可再生的生物质能源乙醇、制药厂使用后的废气乙醇或来源于工业副产品的甲醇、生物甲醇作为制备氢动力燃料制备的原料，并将原料与水按一定比例进行混合，混合后的第一混合液加热气化后在第一催化剂的作用下发生裂解反应得到氢动力燃料和部分二氧化碳气体，将裂解后得到的产物进行冷却降温，在冷却降温过程中由于二氧化碳气体的冷凝温度比氢气的冷凝温度高，因此，在降温过程中，二氧化碳气体先冷凝为液体二氧化碳并沿冷凝通道流入到反应池中，而氢气流出冷凝通道后通入储氢罐中进行储藏，方便氢动力燃料的储存与运输；然后向进入反应池中的液体二氧化碳中通入氢气并加入第二催化剂，液体二氧化碳在氢气和第二催化剂的作用下反应生成甲醇和水，甲醇和水的第二混合液又可以作为生产氢气的原料，将生成的甲醇与水的第二混合液再进行加热、第一催化剂裂解和降温后又可以生产氢气；此过程生产的氢气虽然品质没有第一过程生产的氢气品质好，但是依然可作为能源使用在热能要求稍低的领域，此环节可以减少二氧化碳的排放量，防止二氧化碳进入大气加剧温室效应，提高原料的利用率；因此，本发明可以生产纯度高、稳定性好、含硫量低且燃烧性能好的氢动力燃料，生产过程中不会对环境造成污染，符合绿色生产的生产需求；同时，生产过程中的产生的副产物可经过处理后再次作为原料使用，原料的利用率高。
实施例2
在实施例1的基础上，如图1所示，所述原料包括主要原料和辅助原料，主要原料为甲醇或乙醇，辅助原料为水，所述甲醇与水的质量百分比为17∶5，所述乙醇与水的质量百分比为15∶4；
本实施例使用时，主要原料中，乙醇为来源于农业植物废弃物提取的可再生的生物质能源、制药厂使用后的废气乙醇；甲醇为来源于工业副产品的甲醇、生物甲醇；主要原料的来源可以对生活和工业中的废料进行循环使用，不仅可以降低生活和工业废料对环境的污染还可以提高物质的利用率，符合现在发展的可持续发展的需求；同时，利用这两种原料进行生产，生产过程中不会产生污染物，属于环境友好型原料和生产；此外，甲醇和乙醇子啊潮湿环境中性质稳定，不发生副反应，便于储存与运输。
实施例3
在实施例1-2的基础上，如图1所示，所述第一混合液在加热器中进行加热气化，所述加热器中的温度为130-145℃；
本实施例使用时，第一混合液加热完全气化可以增加混合原料与催化剂之间的接触面积，加快催化效率，保证原料最大限度被催化反应生产氢燃料；同时，第一混合液完全气化还可以防止水分进入到催化反应中，造成催化剂中毒。
实施例4
在实施例1-3的基础上，如图1所示，所述反应炉内设有均匀的设有若干个第一催化剂；所述反应炉内的温度为290-320℃；
本实施例使用时，第一催化剂的形状为黑色平面圆柱体，第一催化剂在反应炉中进行加热，提高第一催化剂的活性，从而提高第一催化剂的催化效果；气化后的混合物原料通过反应炉中，与反应炉中的催化剂接触后进行裂解反应生成氢燃料；反应炉内的温度为290-320℃不仅可以保证混合物原料的气化状态，还可以使第一催化剂的活性达到最大值，从而最大限度的实现混合物的裂解反应产生氢燃料。
实施例5
在实施例1-4的基础上，如图1所示，所述降温通道内的温度为28-35℃；
本实施例使用时，由于二氧化碳的冷凝温度为31.1℃，氢气的冷凝温度为-259℃，因此，当二氧化碳和氢气的混合体进入到降温通道后，气态二氧化碳变为液态二氧化碳随降温通道流出到反应池中，而氢气通过降温通道后依然为气体，氢气通过降温通道后进入到储藏罐中进行储藏备用；因此，降温通道的设置可以将氢动力燃料中的二氧化碳除掉，不仅保证氢动力燃料的纯净度，还可以将二氧化碳作为原料进行使用，防止二氧化碳排入大气中加剧温室效应。
实施例6
在实施例1-5的基础上，所述第一催化剂为沉淀法生产的铜锌铬系催化剂；所述第二催化剂为以氧化铜为基础的三元低温催化剂；
本实施例使用时，铜锌铬系催化剂不仅具有高活性，还具有优越的耐热性能，可以满足高温下对气化后的原料进行裂解反应的需求；反应炉中的温度选择290-320℃是因为铜锌铬系催化剂在300℃活性最佳，而320℃以上的温度会铜锌铬系催化剂活性的损失；以氧化铜为基础的三元低温催化剂可以有效的加速二氧化碳和氢气反应的主反应，抑制副反应的进行，从而保证甲醇的产量，抑制气体副产物的产生，最大限度的利用二氧化碳产生甲醇原料。
如上所述即为本发明的实施例。前文所述为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种氢动力燃料的环保型合成方法，主要包括以下步骤，其特征在于：
S1.按比例称取一定量的原料，将原料混合均匀得到第一混合液；
S2.将上述得到的第一混合液加热至第一混合液完全气化；
S3.将上述得到的气化后的原料通入反应炉中，气化后的原料在第一催化剂作用下发生裂解反应得到氢动力燃料；
S4.将上述裂解反应得到的气体混合物通过降温通道进行冷却降温；
S5.将上述冷却降温后排出降温通道的氢燃料装入储氢罐中备用，使上述冷却降温后的液态二氧化碳流入反应池中；
S6.向反应池中通入氢气并加入第二催化剂反应得到第二混合液；
S7.将第二混合液加入另一条生产线进行上述S2-S5，制得另一品质的氢燃料。
2.根据权利要求1所述的一种氢动力燃料的环保型合成方法，其特征在于：所述原料包括主要原料和辅助原料，主要原料为甲醇或乙醇，辅助原料为水，所述甲醇与水的质量百分比为17∶5，所述乙醇与水的质量百分比为15∶4。
3.根据权利要求1所述的一种氢动力燃料的环保型合成方法，其特征在于：所述第一混合液在加热器中进行加热气化，所述加热器中的温度为130-145℃。
4.根据权利要求1所述的一种氢动力燃料的环保型合成方法，其特征在于：所述反应炉内均匀的设有若干个第一催化剂；所述反应炉内的温度为290-320℃。
5.根据权利要求1所述的一种氢动力燃料的环保型合成方法，其特征在于：所述降温通道内的温度为28-35℃。
6.根据权利要求4所述的一种氢动力燃料的环保型合成方法，其特征在于：所述第一催化剂为沉淀法生产的铜锌铬系催化剂；所述第二催化剂为以氧化铜为基础的三元低温催化剂。
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