【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于甲烷制氫，具體涉及一種熔融金屬高溫裂解甲烷制氫系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、在眾多的新能源中，氫能將會成為21世紀最理想的能源。這是因為，在燃燒相同重量的煤、汽油和氫氣的情況下，氫氣產(chǎn)生的能量最多，而且它燃燒的產(chǎn)物是水，沒有灰渣和廢氣，不會污染環(huán)境。煤和石油的儲量是有限的，而氫主要存于水中，燃燒后唯一的產(chǎn)物也是水，可源源不斷地產(chǎn)生氫氣，永遠不會用完。
2、天然氣熔融金屬裂解制氫和固體碳的工藝的開發(fā)一值是行業(yè)的難題，技術(shù)路線比較特殊和研發(fā)難度大，屬于行業(yè)難題和具有前景的研究的方向，目前開發(fā)難度主要受制于高溫反應(yīng)器(1100℃)開發(fā)、反應(yīng)器的固體碳連續(xù)排出工藝開發(fā)、高溫氫氣的純化技術(shù)的開發(fā)，目前現(xiàn)有的技術(shù)氫氣的提純和回收采用psa技術(shù)，該技術(shù)的回收率和對系統(tǒng)高溫能量的利用差，純度低；且現(xiàn)有技術(shù)的排碳工藝很難實現(xiàn)連續(xù)排碳，而且反應(yīng)器容易堵，排除的碳純度低，流程長，安全不能保障。
3、以上
技術(shù)介紹
部分中公開的以上信息只是用來加強對本文所描述技術(shù)的
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的理解，因此，
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中可能包含某些信息，這些信息對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說并未形成在本國已知的現(xiàn)有技術(shù)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本專利技術(shù)提出一種熔融金屬高溫裂解甲烷制氫系統(tǒng)。
2、本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案如下：
3、一種熔融金屬高溫裂解甲烷制氫系統(tǒng)，包括依次管道連接的甲烷裂解系統(tǒng)b、氫氣純化系統(tǒng)c以及儲氫裝置d，所述甲烷裂解系統(tǒng)b用于進行甲烷裂解反應(yīng)生成氫氣和
4、可選的，所述熔融金屬高溫裂解甲烷制氫系統(tǒng)還包括用于對炭黑進行處理的碳收集與清洗裝置a，碳收集與清洗裝置a與甲烷裂解系統(tǒng)b之間通過碳導(dǎo)流管連接，所述甲烷裂解系統(tǒng)b中設(shè)置有刮碳裝置，刮碳裝置用于將炭黑推掃，通過碳導(dǎo)流管進入到碳收集與清洗裝置a中。
5、可選的，所述甲烷裂解系統(tǒng)b包括熔融金屬反應(yīng)器，所述熔融金屬反應(yīng)器底部連接有甲烷進氣管，上部連接有排氫管以及碳導(dǎo)流管，熔融金屬反應(yīng)器包括殼體，殼體內(nèi)部從下至上依次設(shè)置為緩沖區(qū)、反應(yīng)區(qū)以及氫氣緩沖區(qū)，緩沖區(qū)用于將甲烷進行氣體擴散，使其均布平穩(wěn)的進入反應(yīng)區(qū)中，甲烷在反應(yīng)區(qū)中進行高溫裂解反應(yīng)，生成氫氣和炭黑，氫氣向上進入氫氣緩沖區(qū)中，通過排氫管ⅰ進入氫氣純化系統(tǒng)c中，炭黑向上沉積在氫氣緩沖區(qū)底部，在刮碳裝置的作用下進入碳收集與清洗裝置a中。
6、可選的，所述緩沖區(qū)由兩個緩沖腔組成，兩個緩沖腔之間由分布器隔開，上側(cè)緩沖腔與反應(yīng)區(qū)之間通過布氣管隔開，所述反應(yīng)區(qū)從下至上由熔融金屬層、熔融鹽層和積碳層組成，熔融鹽層中設(shè)置有若干個擋板。
7、可選的，積碳層設(shè)置一個開口向下傾斜的排碳口，所述碳導(dǎo)流管連接到排碳口。
8、可選的，所述擋板數(shù)量設(shè)置為四塊，沿殼體軸心對稱分布在軸心兩側(cè)，在豎直方向呈交錯傾斜布設(shè)，且固定連接在殼體內(nèi)壁上。增加ch4在熔融金屬層的停留時間，從而增加甲烷裂解的效率。
9、可選的，所述殼體由內(nèi)至外依次包括內(nèi)筒、外筒以及保溫隔熱層，所述內(nèi)筒外部安裝有電加熱器。電加熱器外部設(shè)有保溫隔熱層,可防止熱量流失。內(nèi)筒內(nèi)填充金屬,在電加熱器的作用下將金屬加熱至≥1200℃,形成熔融態(tài)液態(tài)金屬。
10、可選的，所述氫氣緩沖區(qū)的殼體外側(cè)設(shè)置有水冷夾套，水冷夾套通冷卻水，用于對氫氣緩沖區(qū)內(nèi)的氫氣進行降溫。
11、可選的，所述刮碳裝置包括殼體頂部設(shè)置的第一電機，第一電機的轉(zhuǎn)動軸向內(nèi)依次貫穿積碳層、熔融鹽層和熔融金屬層，在轉(zhuǎn)動軸上設(shè)置有刮板，刮板位于積碳層表面，第一電機控制刮板正反180°旋轉(zhuǎn)，炭黑漂浮在熔融鹽層上面形成積碳層，堆積一定高度后，被刮碳裝置掛掃到排碳口，在碳導(dǎo)流管中部還設(shè)置攪拌裝置，包括固設(shè)在碳導(dǎo)流管上方的第二電機，第二電機的旋轉(zhuǎn)軸穿入碳導(dǎo)流管中，旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有攪拌葉片。
12、可選的，所述轉(zhuǎn)動軸上安裝有4個耐高溫?zé)犭娕迹謩e位于氫氣緩沖區(qū)、積碳層、熔融鹽層和熔融金屬層中。
13、可選的，所述碳收集與清洗裝置a包括上下布設(shè)的碳清洗裝置和碳收集裝置，碳清洗裝置與熔融金屬反應(yīng)器之間通過碳導(dǎo)流管連通，碳清洗裝置底部與碳收集裝置之間管道連接，連接的管道上設(shè)置有蝶閥，碳清洗裝置下端為錐體，錐體中的側(cè)壁上設(shè)置有冷卻水沖水口，碳清洗裝置頂部設(shè)置有冷卻水沖水口以及排氫口，所述冷卻水沖水口數(shù)量為兩個，分別連接有冷卻水管，冷卻水管上設(shè)置有閥門，排氫口連接有排氫管ⅱ，所述排氫管ⅱ與排氫管ⅰ連接，所述炭黑進入到碳清洗裝置中，沉積在錐體內(nèi)部，錐體內(nèi)部上方設(shè)置有可提升的封板，碳清洗裝置頂部設(shè)置有用于控制封板提升的第三電機，第三電機與封板之間通過鋼繩連接。
14、可選的，所述氫氣純化系統(tǒng)c包括依次管道連接的緩沖罐、一級換熱器、二級換熱器、流量計ⅰ以及并聯(lián)式儲氫純化反應(yīng)系統(tǒng)，所述緩沖罐用于暫存熔融金屬反應(yīng)器生成的氫氣，氫氣中包含部分未裂解的甲烷，經(jīng)過兩級降溫后進入并聯(lián)式儲氫純化反應(yīng)系統(tǒng)中，通過并聯(lián)式儲氫純化反應(yīng)系統(tǒng)進行氫氣的進一步純化，將甲烷進行分離后，進入儲氫裝置d中存儲。
15、可選的，所述并聯(lián)式儲氫純化反應(yīng)系統(tǒng)包括：有相互并聯(lián)關(guān)系的兩套的儲氫純化反應(yīng)器ⅰ和儲氫純化反應(yīng)器ⅱ，流量計所在管道為進氣總管，儲氫純化反應(yīng)器ⅰ的氫氣進氣端為進氣支管ⅰ，儲氫純化反應(yīng)器ⅱ的氫氣進氣端為進氣支管ⅱ，進氣支管ⅰ、進氣支管ⅱ與進氣總管的連接處設(shè)置有三通閥ⅰ，所述儲氫裝置d所在管道為排氣總管，所述儲氫純化反應(yīng)器ⅰ的氫氣排氣端為排氣支管ⅰ，儲氫純化反應(yīng)器ⅱ的氫氣排氣端為排氣支管ⅱ，排氣支管ⅰ、排氣支管ⅱ與排氣總管的連接處設(shè)置有三通閥ⅱ，排氣總管上設(shè)置有流量計ⅱ，所述排氣支管ⅰ、排氣支管ⅱ還與熔融金屬反應(yīng)器底部的甲烷進氣管連通，排氣支管ⅰ、排氣支管ⅱ及甲烷進氣管的連接處設(shè)置有三通閥ⅲ。
16、可選的，所述儲氫純化反應(yīng)器ⅰ和儲氫純化反應(yīng)器ⅱ均設(shè)置有冷卻水夾套，所述冷卻水夾套的進水口與冷卻水管連接，冷卻水夾套的出水管與一級換熱器連接，冷卻水管上設(shè)置有分別控制冷卻水進入儲氫純化反應(yīng)器ⅰ或儲氫純化反應(yīng)器ⅱ的三通閥ⅳ，出水管上設(shè)置有分別控制儲氫純化反應(yīng)器ⅰ或儲氫純化反應(yīng)器ⅱ中的冷卻水進入一級換熱器的三通閥ⅴ。
17、可選的，所述儲氫純化反應(yīng)器ⅰ和儲氫純化反應(yīng)器ⅱ均設(shè)置高溫氣體進氣管和高溫氣體排氣管，所述高溫氣體進氣管和高溫氣體排氣管均與熔融金屬反應(yīng)器的排氫管連通，形成一個循環(huán)通道，在高溫氣體進氣管上設(shè)置有控制高溫氣體進入儲氫純化反應(yīng)器ⅰ或儲氫純化反應(yīng)器ⅱ的三通閥ⅵ。
18、可選的，所述一級換熱器的冷卻水進水口與儲氫純化反應(yīng)器ⅰ和儲氫純化反應(yīng)器ⅱ的出水管連通，所述二級換熱器的冷卻水進水口與冷卻水管連通，儲氫純化反應(yīng)器ⅰ經(jīng)過低溫吸氫反應(yīng)后的冷卻水進入一級換熱器中對高溫氫氣進行一級降溫，冷卻水管中的冷卻水進入二級換熱器中對高溫氫氣進行二級降溫處理。
19、綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本專利技術(shù)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種熔融金屬高溫裂解甲烷制氫系統(tǒng)，其特征在于，包括依次管道連接的甲烷裂解系統(tǒng)B、氫氣純化系統(tǒng)C以及儲氫裝置D，所述甲烷裂解系統(tǒng)B用于進行甲烷裂解反應(yīng)生成氫氣和炭黑，所述氫氣純化系統(tǒng)C對氫氣進行過濾、分離，并進行純化，所述儲氫裝置D用于存儲純化后的氫氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熔融金屬高溫裂解甲烷制氫系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于對炭黑進行處理的碳收集與清洗裝置A，碳收集與清洗裝置A與甲烷裂解系統(tǒng)B之間通過碳導(dǎo)流管連接，所述甲烷裂解系統(tǒng)B中設(shè)置有刮碳裝置，刮碳裝置用于將炭黑推掃，通過碳導(dǎo)流管進入到碳收集與清洗裝置A中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熔融金屬高溫裂解甲烷制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述甲烷裂解系統(tǒng)B包括熔融金屬反應(yīng)器，所述熔融金屬反應(yīng)器底部連接有甲烷進氣管，上部連接有排氫管以及碳導(dǎo)流管，熔融金屬反應(yīng)器包括殼體，殼體內(nèi)部從下至上依次設(shè)置為緩沖區(qū)、反應(yīng)區(qū)以及氫氣緩沖區(qū)，緩沖區(qū)用于將甲烷進行氣體擴散，使其均布平穩(wěn)的進入反應(yīng)區(qū)中，甲烷在反應(yīng)區(qū)中進行高溫裂解反應(yīng)，生成氫氣和炭黑，氫氣向上進入氫氣緩沖區(qū)中，通過排氫管Ⅰ進入氫氣純化系統(tǒng)C中，炭黑向上沉積在
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種熔融金屬高溫裂解甲烷制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述緩沖區(qū)由兩個緩沖腔組成，兩個緩沖腔之間由分布器隔開，上側(cè)緩沖腔與反應(yīng)區(qū)之間通過布氣管隔開，所述反應(yīng)區(qū)從下至上由熔融金屬層、熔融鹽層和積碳層組成，熔融鹽層中設(shè)置有若干個擋板。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種熔融金屬高溫裂解甲烷制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述擋板數(shù)量設(shè)置為四塊，沿殼體軸心對稱分布在軸心兩側(cè)，在豎直方向呈交錯傾斜布設(shè)，且固定連接在殼體內(nèi)壁上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種熔融金屬高溫裂解甲烷制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述殼體由內(nèi)至外依次包括內(nèi)筒、外筒以及保溫隔熱層，所述內(nèi)筒外部安裝有電加熱器，電加熱器外部設(shè)有保溫隔熱層,內(nèi)筒內(nèi)填充金屬,在電加熱器的作用下將金屬加熱至≥1200℃,形成熔融態(tài)液態(tài)金屬。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種熔融金屬高溫裂解甲烷制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述氫氣緩沖區(qū)的殼體外側(cè)設(shè)置有水冷夾套，水冷夾套通冷卻水，用于對氫氣緩沖區(qū)內(nèi)的氫氣進行降溫。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種熔融金屬高溫裂解甲烷制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述刮碳裝置包括殼體頂部設(shè)置的第一電機，第一電機的轉(zhuǎn)動軸向內(nèi)依次貫穿積碳層、熔融鹽層和熔融金屬層，在轉(zhuǎn)動軸上設(shè)置有刮板，刮板位于積碳層表面，第一電機控制刮板正反180°旋轉(zhuǎn)，炭黑漂浮在熔融鹽層上面形成積碳層，堆積一定高度后，被刮碳裝置掛掃到排碳口，在碳導(dǎo)流管中部還設(shè)置攪拌裝置，包括固設(shè)在碳導(dǎo)流管上方的第二電機，第二電機的旋轉(zhuǎn)軸穿入碳導(dǎo)流管中，旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有攪拌葉片。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熔融金屬高溫裂解甲烷制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述碳收集與清洗裝置A包括上下布設(shè)的碳清洗裝置和碳收集裝置，碳清洗裝置與熔融金屬反應(yīng)器之間通過碳導(dǎo)流管連通，碳清洗裝置底部與碳收集裝置之間管道連接，連接的管道上設(shè)置有蝶閥，碳清洗裝置下端為錐體，錐體中的側(cè)壁上設(shè)置有冷卻水沖水口，碳清洗裝置頂部設(shè)置有冷卻水沖水口以及排氫口，所述冷卻水沖水口數(shù)量為兩個，分別連接有冷卻水管，冷卻水管上設(shè)置有閥門，排氫口連接有排氫管Ⅱ，所述排氫管Ⅱ與排氫管Ⅰ連接，所述炭黑進入到碳清洗裝置中，沉積在錐體內(nèi)部，錐體內(nèi)部上方設(shè)置有可提升的封板，碳清洗裝置頂部設(shè)置有用于控制封板提升的第三電機，第三電機與封板之間通過鋼繩連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熔融金屬高溫裂解甲烷制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述氫氣純化系統(tǒng)C包括依次管道連接的緩沖罐、一級換熱器、二級換熱器、流量計Ⅰ以及并聯(lián)式儲氫純化反應(yīng)系統(tǒng)，所述緩沖罐用于暫存熔融金屬反應(yīng)器生成的氫氣，氫氣中包含部分未裂解的甲烷，經(jīng)過兩級降溫后進入并聯(lián)式儲氫純化反應(yīng)系統(tǒng)中，通過并聯(lián)式儲氫純化反應(yīng)系統(tǒng)進行氫氣的進一步純化，將甲烷進行分離后，進入儲氫裝置D中存儲。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種熔融金屬高溫裂解甲烷制氫系統(tǒng)，其特征在于，包括依次管道連接的甲烷裂解系統(tǒng)b、氫氣純化系統(tǒng)c以及儲氫裝置d，所述甲烷裂解系統(tǒng)b用于進行甲烷裂解反應(yīng)生成氫氣和炭黑，所述氫氣純化系統(tǒng)c對氫氣進行過濾、分離，并進行純化，所述儲氫裝置d用于存儲純化后的氫氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熔融金屬高溫裂解甲烷制氫系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于對炭黑進行處理的碳收集與清洗裝置a，碳收集與清洗裝置a與甲烷裂解系統(tǒng)b之間通過碳導(dǎo)流管連接，所述甲烷裂解系統(tǒng)b中設(shè)置有刮碳裝置，刮碳裝置用于將炭黑推掃，通過碳導(dǎo)流管進入到碳收集與清洗裝置a中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熔融金屬高溫裂解甲烷制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述甲烷裂解系統(tǒng)b包括熔融金屬反應(yīng)器，所述熔融金屬反應(yīng)器底部連接有甲烷進氣管，上部連接有排氫管以及碳導(dǎo)流管，熔融金屬反應(yīng)器包括殼體，殼體內(nèi)部從下至上依次設(shè)置為緩沖區(qū)、反應(yīng)區(qū)以及氫氣緩沖區(qū)，緩沖區(qū)用于將甲烷進行氣體擴散，使其均布平穩(wěn)的進入反應(yīng)區(qū)中，甲烷在反應(yīng)區(qū)中進行高溫裂解反應(yīng)，生成氫氣和炭黑，氫氣向上進入氫氣緩沖區(qū)中，通過排氫管ⅰ進入氫氣純化系統(tǒng)c中，炭黑向上沉積在氫氣緩沖區(qū)底部，在刮碳裝置的作用下進入碳收集與清洗裝置a中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種熔融金屬高溫裂解甲烷制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述緩沖區(qū)由兩個緩沖腔組成，兩個緩沖腔之間由分布器隔開，上側(cè)緩沖腔與反應(yīng)區(qū)之間通過布氣管隔開，所述反應(yīng)區(qū)從下至上由熔融金屬層、熔融鹽層和積碳層組成，熔融鹽層中設(shè)置有若干個擋板。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種熔融金屬高溫裂解甲烷制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述擋板數(shù)量設(shè)置為四塊，沿殼體軸心對稱分布在軸心兩側(cè)，在豎直方向呈交錯傾斜布設(shè)，且固定連接在殼體內(nèi)壁上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種熔融金屬高溫裂解甲烷制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述殼體由內(nèi)至外依次包括內(nèi)筒、外筒以及保溫隔熱層，所述內(nèi)筒外部安裝有電加熱器，電加熱器外部設(shè)有保溫隔熱層,內(nèi)筒內(nèi)填充金屬,在電加...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王天亮，
申請(專利權(quán))人：王天亮，
類型：發(fā)明
國別省市：
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