CN117623224A - 碳氢燃料原位脱碳制氢装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种碳氢燃料原位脱碳制氢装置和方法，碳氢燃料原位脱碳制氢装置包括：第一反应组，包括依次连接的第一反应单元和第二反应单元；第二反应组，与第一反应组并联设置，第二反应组包括依次连接的第三反应单元和第四反应单元；第一产物出口管路，第一反应单元的产物出口和第三反应单元的产物出口均与第一产物出口管路连接；第二产物出口管路，第二反应单元的产物出口和第四反应单元的产物出口均与第二产物出口管路连接。利用两种不同的产物吸附剂，顺序分离产物中的氢气和二氧化碳，减小产物分离阻力，提高分离比例，降低分离能耗。同时可以同时实现高纯度氢气的制备和高浓度CO2的捕获。
Description
技术领域
本发明涉及氢能与降碳技术领域，具体涉及一种碳氢燃料原位脱碳制氢装置和方法。
背景技术
氢能是一种来源丰富、应用广泛的二次能源，已经成为能源低碳发展和转型变革的重要方向。基于短期内能源结构难以发生根本性变革的前提，需要以变革性技术推动化石能源制氢技术，固碳减排，促进化石能源与新能源协同发展，为构建安全高效、低碳清洁的能源体系提供支撑。传统化石能源制氢技术(如甲烷重整、甲醇重整等)由于所需反应温度高，必须通过燃料燃烧的方式供给反应吸热，导致单位原料(碳氢燃料)产氢量降低，单位产氢对应的能耗高、碳排放高。大幅降低制氢反应的温度，可以用余热代替燃烧，有利于减少原料(碳氢燃料)的消耗，降低制氢能耗和碳排放。同时，为了获得较高纯度氢气，传统的制氢工厂通常在反应下游增加变压吸附单元(PSA)，进一步增加了制氢能耗及***的复杂度。另一方面，在制氢过程中会产生大量的含有CO2的烟气。二氧化碳的捕集、利用和封存是实现保障能源***可持续发展的关键技术手段。然而，胺法脱碳等工业上常用的CO2捕集技术的再生能耗较高，增加了制氢成本和制氢能耗。同时，额外的碳捕集装置也使得***变得复杂。
为了突破上述瓶颈，基于产物原位分离的碳氢燃料制氢方法在降低能耗，降低反应温度以及减少制氢设备数量具有一定的优势。根据勒夏特列原理，当反应体系中的产物被分离后，反应平衡正向移动，能够提升原料转化率并且降低反应温度。国内外的研究主要集中在基于透氢膜材料的H2分离强化技术或基于吸附剂材料的CO2分离强化技术。但是，在上述单产物分离方法中，随着一种产物被分离出去，使得反应器内剩余另一种产物的浓度过高，会抑制反应的进一步进行。同时，随着被分离的产物的分压逐渐降低，分离能耗急剧增加。
专利CN105776133A公开了一种甲烷重整***，在该***中，甲烷和水蒸气管路依次流经氢气分离装置和二氧化碳分离装置并形成循环。在该***中，两种产物的分离和打循环促使甲烷重整反应平衡正向移动，甲烷转化率得到大幅度提升，在一定程度上解决了上述单产物分离存在的问题。但是在分离装置中，反应过程和产物分离过程在不同的腔室内进行，目标产物移动的阻力增加，导致装置内部压力分布不均匀，降低分离产物的驱动力，难以实现产物的彻底分离。同时，该方法需要经过多个循环才能实现甲烷的高转化率，当尾气进入下一循环时，由于上一循环消耗了分离装置的驱动力，使得下一循环产物分离的驱动力降低，减弱了产物分离强化反应的效果。在该***的实际实施中，由于产物分离过程的持续性和间歇性，为达到甲烷的高转化率所需的多级循环必然无法在同一时间下进行，而必然呈现时序性，先后进行；这就必然导致该专利公开的原理图所示***在实际实施中，需要增加图中未展示的空间性辅助单元(例如储气装置、循环管路，及其连接方式等)，以满足实施多循环的时序性要求。因此，该专利公开仅提出了一个基本的原理性思路，但不必然带来甲烷高转化率的有益效果，也未能对实际实施中如何达到甲烷高转化率效果进行必要说明。在基于吸附剂的场景下，当吸附剂吸附饱和后需要对分离装置进行再生，因此该方法无法实现连续均匀的氢气生产过程。同时，热源往往是连续输入，间歇性的反应过程和连续的热量输入之间的矛盾会降低该***的能源利用效率，增加制氢能耗。
发明内容
有鉴于此，本说明书实施例提供一种操作稳定、连续、一步制备高纯度氢气和捕集高浓度CO2的碳氢燃料原位脱碳制氢装置和方法，以降低碳氢燃料重整过程的温度、供热能耗和二氧化碳排放量。
本说明书实施例提供以下技术方案：一种碳氢燃料原位脱碳制氢装置，包括：第一反应组，包括依次连接的第一反应单元和第二反应单元；第二反应组，与第一反应组并联设置，第二反应组包括依次连接的第三反应单元和第四反应单元；第一产物出口管路，第一反应单元的产物出口和第三反应单元的产物出口均与第一产物出口管路连接；第二产物出口管路，第二反应单元的产物出口和第四反应单元的产物出口均与第二产物出口管路连接。
进一步地，碳氢燃料原位脱碳制氢装置还包括尾气管路，第一反应组的尾气出口和第二反应组的尾气出口均与尾气管路连接。
进一步地，第一反应单元和第二反应单元均为多个，且多个第一反应单元和多个第二反应单元交替串联设置。
进一步地，第三反应单元和第四反应单元均为多个，且多个第三反应单元和多个第四反应单元交替串联设置。
进一步地，第一产物出口管路和第二产物出口管路均设置有真空泵。
进一步地，在入口管路处，第一反应组内或者第二反应组内设置加压单元。
进一步地，第一反应组和/或所述第二反应组设置有外部供热装置。
进一步地，第一反应组和第二反应组均为多个，多个第一反应组和多个第二反应组呈并联设置。
本发明还提供了一种制氢方法，采用上述碳氢燃料原位脱碳制氢装置进行制氢，制氢方法包括：在若干个第一反应单元和若干个第三反应单元中放入碳氢燃料重整催化剂和氢气吸附剂；在若干个第二反应单元和若干个第四反应单元中放入碳氢燃料重整催化剂和二氧化碳吸附剂；向第一个第一反应单元和第一个第三反应单元中通入反应物原料；使若干个第一反应单元和若干个第二反应单元依次导通，并且最后一个第一反应单元或者第二反应单元与尾气管路连通，同时使若干个第三反应单元和若干个第四反应单元依次导通，并使第三反应单元或者第四反应单元与尾气管路连通。
本发明还提供了一种制氢方法，采用上述碳氢燃料原位脱碳制氢装置进行制氢，制氢方法包括：在若干个第一反应单元和若干个第三反应单元中放入碳氢燃料重整催化剂和氢气吸附剂；在若干个第二反应单元和若干个第四反应单元中放入碳氢燃料重整催化剂和二氧化碳吸附剂；向第一个第一反应单元中通入反应物原料；使若干个第一反应单元和若干个第二反应单元依次导通，并使最后一个第一反应单元或者第二反应单元与尾气管路连通；使若干个第三反应单元与第一产物出口管路连通，使解吸附出的氢气由第一产物出口管路流出，使若干个第四反应单元与第二产物出口管路连通，并能够使解吸附出的二氧化碳由第二产物出口管路流出。
本发明还提供了一种制氢方法，采用上述碳氢燃料原位脱碳制氢装置进行制氢，制氢方法包括：在若干个第一反应单元和若干个第三反应单元中放入碳氢燃料重整催化剂和氢气吸附剂；在若干个第二反应单元和若干个第四反应单元中放入碳氢燃料重整催化剂和二氧化碳吸附剂；向第一个第三反应单元中通入反应物原料；使若干个第三反应单元和若干个第四反应单元依次导通，并使最后一个第三反应单元或者第四反应单元与尾气管路连通；使若干个第一反应单元与第一产物出口管路连通，并能够使解吸附出的氢气由第一产物出口管路流出使若干个第二反应单元与第二产物出口管路连通，并能够使解吸附出的二氧化碳由第二产物出口管路流出。
与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：
(1)通过合理布置和调控反应单元之间的流量控制装置，能够利用不同的吸附剂在反应阶段顺序吸附产物中的氢气和二氧化碳，随后在产物解吸附阶段分别获得高纯度氢气和高浓度CO2，实现了化石能源高效制氢和二氧化碳捕集与资源化利用的协同。
(2)在反应单元中对产物进行原位吸附，能够减小反应物分离阻力，提高分离比例，实现更彻底的产物分离效果。吸附剂的吸附和再生过程中会产生较大的热效应，能够供应催化反应所需的热量，降低反应阶段所需的外部能量输入。
(3)通过并联多组反应单元以及涉及相应的气体管路和反应方案，能够实现氢气的连续制备，提高工艺的稳定性。不同组反应单元之间处在不同的反应阶段，互相之间能够进行热量互补，提高能量利用效率，同时降低供热产生的碳排放量。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是本发明实施例的一组反应单元在反应阶段的流程示意图；
图3是本发明实施例的一组反应单元在解吸附阶段的流程示意图；
图4是本发明实施例的一个反应单元内部热量互补示意图。
图中附图标记：3、入口管路；4、尾气管路；5、第一产物出口管路；6、第二产物出口管路；11、第一反应单元；12、第二反应单元；13、第一组反应单元间连接管路上的流量控制器；14、第一组第一产物出口管路上的流量控制器；15、第一组第二产物出口管路上的流量控制器；21、第三反应单元；22、第四反应单元；23、第二组反应单元间连接管路上的流量控制器；24、第二组第一产物出口管路上的流量控制器；25、第二组第二产物出口管路上的流量控制器。
具体实施方式
下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，本发明实施例提供了一种碳氢燃料原位脱碳制氢装置，包括第一反应组、第二反应组、第一产物出口管路5和第二产物出口管路6。其中第一反应组包括依次连接的若干个第一反应单元11和若干个第二反应单元12；第二反应组与第一反应组并联设置，第二反应组包括依次连接的若干个第三反应单元21和若干个第四反应单元22；第一反应单元11的产物出口和第三反应单元21的产物出口均与第一产物出口管路5连接；第二反应单元12的产物出口和第四反应单元22的产物出口均与第二产物出口管路6连接。
利用两种不同的产物吸附剂，顺序分离产物中的氢气和二氧化碳，能够推动反应平衡正向移动，降低分离能耗，提高反应物转化率和选择性。氢气和二氧化碳在不同的反应单元内被吸附，通过流量控制器来改变气体管路连接状态并进行吸附剂再生，可以同时分别获得高纯度氢气和高浓度CO2，实现了制氢和化石能源脱碳的协同。
本发明实施例中上述第一反应单元11和第二反应单元12之间设置有第一组反应单元间连接管路上的流量控制器13，上述第一反应单元11与第一产物出口管路5之间设置有第一组第一产物出口管路上的流量控制器14，第二反应单元12与第二产物出口管路6之间设置有第一组第二产物出口管路上的流量控制器15。
相应的第三反应单元21和第四反应单元22之间设置有第二组反应单元间连接管路上的流量控制器23，上述第三反应单元21与第一产物出口管路5之间设置有第二组第一产物出口管路上的流量控制器24，第四反应单元22与第二产物出口管路6之间设置有第二组第二产物出口管路上的流量控制器25。
通过设置上述流量控制器，可以选择不同的开启或者关闭状态，从而实现不同方式的连接，进而达到满足不同工况需求的目的。
碳氢燃料原位脱碳制氢装置还包括尾气管路4，第一反应组的尾气出口和第二反应组的尾气出口均与尾气管路4连接。本发明实施例中第一反应组的尾气出口为位于最后的第一反应单元11或者第二反应单元12的尾气出口。第二反应组的尾气出口为位于最后的第三反应单元21或者第四反应单元22的尾气出口。
需要说明的是，上述第一反应单元11和第二反应单元12彼此不同，上述第三反应单元21可以与上述第一反应单元11相同，上述第四反应单元22可以与第二反应单元12相同。
当然在另一种实施例中，上述第一反应单元11、第二反应单元12、第三反应单元21和第四反应单元22均不同。但第一反应单元11和第三反应单元21均可以生成第一产物，第二反应单元12和第四反应单元22均可以生成第二产物。
本发明实施例中第一反应单元11和第二反应单元12均为多个，且多个第一反应单元11和多个第二反应单元12顺序串联设置。第三反应单元21和第四反应单元22均为多个，且多个第三反应单元21和多个第四反应单元22交替串联设置。
如图1所示，在该实施例中上述第一反应单元11、第二反应单元12、第三反应单元21和多个第四反应单元22均为三个且顺序设置。每个反应组中相应的反应单元数量可以为基数也可以为偶数，根据不同的需要进行选取。
优选地，在一种未图示的实施中也可以在第一反应单元11和第二反应单元12之间设置第五反应单元。上述第五反应单元可以为催化单元用于为整个反应装置的顺利进行提供辅助支撑功能。
优选得，在一种未图示的实施例中也可以在反应组中设置加压单元，该加压单元可以使反应单元在高于大气压的条件下进行反应。根据不同工况需要可以选择加压单元的安装位置，例如设置在入口管路处。
第一产物出口管路5和第二产物出口管路6均设置有真空泵。设置真空泵可以对第一产物出口管路5和第二产物出口管路6进行抽取，降低反应单元内部的产物分压，使第一产物和第二产物解吸附并且快速地从反应单元内流出。虽然本实施例中真空泵抽吸的方式降低产物吸附反应器中的产物分压，但本发明并不以此为限。降低产物吸附反应器中产物分压的方式还可以向反应器内通入惰性气体或水蒸汽。
反应单元设置有外部供热装置，外部供热装置彼此独立，可以单独设置加热温度，以满足不同的工况需求。
外部供热装置用于为产物吸附反应器内的碳氢燃料重整反应提供热量。甲醇重整反应所需的温度一般为200℃～350℃，甲烷重整反应所需的温度一般为400～800℃。其中，外部供热装置的热能来源包括以下任意一种或多种：燃烧甲醇、甲烷或其他化石燃料、电加热、太阳能、工业废热、生物质余热。其中，将本装置与太阳热能、工业余热或生物质余热相结合时，能够进一步降低电能和化石能源的消耗，降低制氢过程的碳排放量，更加清洁环保。
单独的外部供热装置可以使每个反应单元的工作条件均不同，例如不同反应单元运行在不同的工作温度；或者不同的工作步骤(反应、解吸附)运行在不同的工作温度。这样可以使得反应单元中的各个材料都可以在适宜的温度下工作。
第一反应组和第二反应组均为多个，多个第一反应组和多个第二反应组呈并联设置。
本发明实施例中通过并联设置多个第一反应组和多个第二反应组，可以将每个反应组单独视为一个反应个体，即第一反应组和第二反应组之间的操作可以一致，也可以不同。当第一反应组和第二反应组之间的操作相反时，可以将第一反应组和第二反应组交替运行，从而能够使制氢反应持续运行。
在本发明的第一种未图示的实施例中，上述装置的第一反应单元11和第三反应单元21中装填催化剂和一种吸附剂，第二反应单元12和第四反应单元22中装填另一种吸附剂。
在本发明的第二种未图示的实施例中，以第一反应组为例，多个第一反应单元11和多个第二反应单元12形成一个小组，在反应组中设置有两个或者两个以上的小组，用于实现顺序分离对应产物的效果。
在本发明的第三种未图示的实施例中，在入口管路3处设置有加压单元，该加压单元可以使反应单元在高于大气压的条件下进行反应，然后释压。且各反应单元能够在常压或者真空条件下进行产物的解吸附。当然，根据不同工况需要可以选择加压单元的安装位置，例如设置在第一反应组内或者第二反应组内，凡是可以实现上述功能或者效果的实施例均应该在本申请的保护范围内。
优选地，本发明实施例还提供了一种制氢方法，采用上述的碳氢燃料原位脱碳制氢装置进行制氢，制氢方法包括：
在第一反应单元11和第三反应单元21中放入碳氢燃料重整催化剂和氢气吸附剂；
在第二反应单元12和第四反应单元22中放入碳氢燃料重整催化剂和二氧化碳吸附剂；
向第一个第一反应单元11和第一个第三反应单元21中通入反应物原料；
使若干个第一反应单元11和若干个第二反应单元12依次导通，并使最后一个反应单元与尾气管路4连通，同时使若干个第三反应单元21和若干个第四反应单元22依次导通，并使最后一个反应单元与尾气管路4连通。
或者使若干个第一反应单元11和若干个第二反应单元12依次导通，并使最后一个反应单元与尾气管路4连通，同时使若干个第三反应单元21与第一产物出口管路5连通，使若干个第四反应单元22与第二产物出口管路6连通。
或者使若干个第三反应单元21和若干个第四反应单元22依次导通，并使最后一个反应单元与尾气管路4连通，使若干个第一反应单元11与第一产物出口管路5连通，同时使若干个第二反应单元12与第二产物出口管路6连通。
需要说明的是，氢气吸附剂和二氧化碳吸附剂的材料均已为本领域技术人员所熟知，此处仅给出几种常用的材料作为例子。氢气吸附剂材料选自以下材料中的一种：储氢金属合金、活性炭、石墨纳米纤维、碳纳米管等。二氧化碳吸附材料选自以下材料中的一种：水滑石、活性炭、硅酸锂吸附剂等。以下将提供具体实施例用于对本申请进行详细说明。
本发明实施例中，反应单元中的催化剂和吸附剂，为均匀混合装填方式。同时，在不同的第一(或第二)反应单元中，两种材料的混合比例可以有所不同。比如，沿着流程方向，各反应单元中催化剂/吸附剂质量比可以逐渐降低。
第一实施例：本实施例中，选用的甲醇重整催化剂为CuO/ZnO/Al2O3催化剂，氢气吸附剂为LaNi4.3Al0.7合金，二氧化碳吸附剂为活性炭。
甲醇重整反应的化学反应式如公式(一)所示：
此实施例中，第一产物为二氧化碳，第二产物为氢气。在第一反应单元11中，甲醇重整反应催化剂和二氧化碳吸附剂均匀混合装填。在第二反应单元12中，甲醇重整反应催化剂和氢气吸附剂均匀混合装填。不同的反应单元中，催化剂和吸附剂的混合装填比例可以不相同。
以一组反应单元为例，具体步骤如下：
图2是本发明实施例的一组反应单元在反应阶段的流程示意图。将一定比例的甲醇溶液经过预热和汽化后通入反应单元，反应物依次流经顺序连接的第一反应单元11和第二反应单元12。当反应物流经第一反应单元11时，发生甲醇蒸汽重整反应，产生氢气和二氧化碳。同时，生成的产物二氧化碳被吸附剂活性炭原位吸附。二氧化碳的吸附分离促进了甲醇蒸汽重整反应的正向移动，并且提高了剩余气体组分中H2分压力。当反应物流经第二反应单元12时，发生甲醇蒸汽重整反应，同时产物氢气被LaNi4.3Al0.7合金吸附，促进了甲醇蒸汽重整反应的正向移动，并且提高了剩余气体组分中CO2分压力。经过六个交替的反应单元后，尾气由尾气管路4流出反应***。
图3是本发明实施例的一组反应单元在解吸附阶段的流程示意图。停止通入甲醇溶液，关闭第一反应单元和第二反应单元之间的第一组反应单元间连接管路上的流量控制器13，打开第一产物出口管路5上的阀门、第二产物出口管路6上的阀门。由所有反应器顺序连接变成同种产物吸附反应单元之间互相连通，而不同种类产物吸附反应单元被分隔开的连接方式。
将第一产物出口管路5和第二产物出口管路6分别与两个真空泵连接，在等温条件下，运行真空泵，降低产物吸附反应单元中分压，实现吸附剂的再生。同时，由于两种产物分离反应器在空间上相互分隔，此时能够分别得到高纯度氢气和高浓度CO2，实现脱碳制氢协同的效果。
吸附剂再生完成后，关闭第一产物出口管路5上的阀门和第二产物出口管路6上的阀门，打开第一组反应单元间连接管路上的流量控制器13。恢复所有反应单元顺序连接的状态，以便开始下一个循环。
本实施例中，设置两组并联的反应组。当其中一组处于吸附剂再生步骤时，另一组处在甲醇蒸汽重整反应及管路调节阶段。两个反应组在正常工作下按照顺序交替进行氢气吸附剂的再生，使反应***持续不断的制备氢气。
本实施例没有包含加压步骤。当需要升高压力来提升吸附分离反应器的反应效果时，通常在步骤中增加升压和降压的步骤，此时可以通过并联更多组的反应器对应不同的反应步骤来实现氢气的连续生产。
由于氢气在LaNi5材料中的吸附热约为29-32kJ/mol。1mol甲醇完全反应所需的吸热量为49.4kJ，生成的3mol氢气被LaNi5材料吸附的放热量约为87-96kJ。在催化剂和吸附剂均匀混合的情况下，反应阶段基本可以实现自热，如图4所示。同时，若对并联的2组反应器进行合理的布置，反应阶段的反应器还能够为另一组反应器中吸热的解吸附反应提供部分热量，从而获得更高的能量利用效率。
第二实施例：本实施例中，选用的甲烷重整催化剂为Ni/Al2O3催化剂，氢气吸附剂为LaNi4.3Al0.7合金，二氧化碳吸附剂为硅酸锂。
甲烷重整反应的化学反应式如公式(二)所示：
CH4+2H2O＝4H2+CO2(二)
本实施例中，设置了两组并联的脱碳制氢反应组。每个反应组内设置了四个第一反应单元11和四个第二反应单元12。第一产物为二氧化碳，第二产物为氢气。在第一产物吸附反应器中，甲烷重整反应催化剂和二氧化碳吸附剂均匀混合装填。在第二产物吸附反应器中，甲烷重整反应催化剂和氢气吸附剂均匀混合装填。不同的反应器中，催化剂和吸附剂的混合装填比例可以不相同。
对传统甲烷蒸汽重整制氢，本实施例的原位脱碳制氢进行了能耗分析和对比，结果如下表1所示。分析结果表明，与传统甲烷蒸汽重整制氢相比，每制备1kg的氢气，基于原位制氢脱碳的甲烷重整方法可将甲烷消耗量从5.38m3降低至4.36m3，节能率达到18.9％。
表1-能耗分析和对比
在上述的能耗分析中，基于原位制氢脱碳的甲烷重整反应所需的热量由天然气燃烧提供，若更改为由聚光太阳热能、工业余热或生物质余热等热源供热，可进一步降低该过程的天然气能耗。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。
Claims (11)
1.一种碳氢燃料原位脱碳制氢装置，其特征在于，包括：
第一反应组，包括依次连接的第一反应单元(11)和第二反应单元(12)；
第二反应组，与所述第一反应组并联设置，所述第二反应组包括依次连接的第三反应单元(21)和第四反应单元(22)；
第一产物出口管路(5)，第一反应单元(11)的产物出口和第三反应单元(21)的产物出口均与第一产物出口管路(5)连接；
第二产物出口管路(6)，第二反应单元(12)的产物出口和第四反应单元(22)的产物出口均与第二产物出口管路(6)连接。
2.根据权利要求1所述的碳氢燃料原位脱碳制氢装置，其特征在于，所述碳氢燃料原位脱碳制氢装置还包括尾气管路(4)，所述第一反应组的尾气出口和所述第二反应组的尾气出口均与尾气管路(4)连接。
3.根据权利要求1所述的碳氢燃料原位脱碳制氢装置，其特征在于，第一反应单元(11)和第二反应单元(12)均为多个，且多个第一反应单元(11)和多个第二反应单元(12)交替串联设置。
4.根据权利要求1所述的碳氢燃料原位脱碳制氢装置，其特征在于，第三反应单元(21)和第四反应单元(22)均为多个，且多个第三反应单元(21)和多个第四反应单元(22)交替串联设置。
5.根据权利要求1所述的碳氢燃料原位脱碳制氢装置，其特征在于，第一产物出口管路(5)和第二产物出口管路(6)均设置有真空泵。
6.根据权利要求1所述的碳氢燃料原位脱碳制氢装置，其特征在于，入口管路(3)处，所述第一反应组内或者所述第二反应组内设置有加压单元。
7.根据权利要求1所述的碳氢燃料原位脱碳制氢装置，其特征在于，所述第一反应组和/或所述第二反应组设置有外部供热装置。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的碳氢燃料原位脱碳制氢装置，其特征在于，所述第一反应组和所述第二反应组均为多个，多个所述第一反应组和多个所述第二反应组呈并联设置。
9.一种制氢方法，采用权利要求1至8中任一项所述的碳氢燃料原位脱碳制氢装置进行制氢，其特征在于，所述制氢方法包括：
在若干个第一反应单元(11)和若干个第三反应单元(21)中放入碳氢燃料重整催化剂和氢气吸附剂；
在若干个第二反应单元(12)和若干个第四反应单元(22)中放入碳氢燃料重整催化剂和二氧化碳吸附剂；
向第一个第一反应单元(11)和第一个第三反应单元(21)中通入反应物原料；
使若干个第一反应单元(11)和若干个第二反应单元(12)依次导通，并使最后一个第一反应单元(11)或者第二反应单元(12)与尾气管路(4)连通；
同时使若干个第三反应单元(21)和若干个第四反应单元(22)依次导通，并使最后一个第三反应单元(21)或者第四反应单元(22)与尾气管路(4)连通。
10.一种制氢方法，采用权利要求1至8中任一项所述的碳氢燃料原位脱碳制氢装置进行制氢，其特征在于，所述制氢方法包括：
在若干个第一反应单元(11)和若干个第三反应单元(21)中放入碳氢燃料重整催化剂和氢气吸附剂；
在若干个第二反应单元(12)和若干个第四反应单元(22)中放入碳氢燃料重整催化剂和二氧化碳吸附剂；
向第一个第一反应单元(11)中通入反应物原料；
使若干个第一反应单元(11)和若干个第二反应单元(12)依次导通，最后一个第一反应单元(11)或者第二反应单元(12)与尾气管路(4)连通；
使若干个第三反应单元(21)与第一产物出口管路(5)连通，并能够使解吸附出的氢气由第一产物出口管路(5)流出；
使若干个第四反应单元(22)与第二产物出口管路(6)连通，并能够使解吸附出的二氧化碳由第二产物出口管路(6)流出。
11.一种制氢方法，采用权利要求1至8中任一项所述的碳氢燃料原位脱碳制氢装置进行制氢，其特征在于，所述制氢方法包括：
在若干个第一反应单元(11)和若干个第三反应单元(21)中放入碳氢燃料重整催化剂和氢气吸附剂；
在若干个第二反应单元(12)和若干个第四反应单元(22)中放入碳氢燃料重整催化剂和二氧化碳吸附剂；
向第一个第三反应单元(21)中通入甲醇溶液；
使若干个第三反应单元(21)和若干个第四反应单元(22)依次导通，并且最后一个第三反应单元(21)或者第四反应单元(22)与尾气管路(4)连通；
使若干个第一反应单元(11)与第一产物出口管路(5)连通，并能够使解吸附出的氢气由第一产物出口管路(5)流出；
使若干个第二反应单元(12)与第二产物出口管路(6)连通，并能够使解吸附出的二氧化碳由第二产物出口管路(6)流出。
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