[發(fā)明專利]一種液態(tài)金屬高溫裂解甲烷制氫設備使用的排碳機構

在審

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• 申請日: 2021-06-10
• 公開（公告）號: CN113304719A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設計）人: 芶富均;陳波;陳建軍;葉宗標
• 申請（專利權）人: 芶富均
• 主分類號: B01J19/24
• 分類號: B01J19/24;C01B3/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種液態(tài)金屬高溫裂解甲烷制氫設備使用的排碳機構，包括推桿機構、過渡腔室、排碳腔室、閥門、下固定座和上固定座；上固定座安裝在過度腔室的一側端，過渡腔室的一端上部安裝有排氣管；閥門一端和過渡腔室的另一端下部安裝在一起，閥門另一端和排碳腔室的上端安裝在一起，推桿機構安裝在上固定座的一側端，下固定座包括套管、下座體，套管的上部安裝在過渡腔室的一端下部，套管的下端和下座體的上端安裝在一起，下座體內有密封圈，下座體套在液態(tài)金屬高溫裂解甲烷制氫反應器的石英管外上部。本發(fā)明氣缸活塞桿左右運動會將漂浮不斷產生的碳黑推入到過渡腔室內右端及排碳腔室中并排出，碳黑排出和收集不影響設備正常運行，可實現(xiàn)連續(xù)自動化生產。

技術領域

本發(fā)明涉及氫氣制備輔助設備技術領域，特別是一種液態(tài)金屬高溫裂解甲烷制氫設備使用的排碳機構。

背景技術

由于全球能源需求急劇增加，化石燃料等不可再生能源面臨枯竭的危險，化石燃料對環(huán)境的影響也不容忽視，所以，開發(fā)和利用新能源成為越來越迫切的要求。在眾多新能源燃料中，氫氣作為能源燃料，它被認為是理想的清潔高能燃料，越來越受到人們的關注。但現(xiàn)有技術中，由于氫氣的制取成本高，在生活和生產中大量使用氫能源還存在一定困難。因此研究和開發(fā)更為先進的制氫新工藝技術是解決廉價氫源的重要保證，新工藝技術應在降低生產裝置投資和減少生產成本方面具有明顯的突破。

本申請人為了克服上述問題，提交了專利號“202110543757.5”、專利名稱“一種液態(tài)金屬高溫裂解甲烷制氫反應器”的專利申請，如圖1所示，其制備氫氣中，反應氣體甲烷通過進氣管21進入石英管底部緩沖區(qū)5，并經支撐板4氣孔41（開孔）進入擴散器3下，再由擴散器3若干微孔31導入反應區(qū)13，在反應區(qū)13（石英管2內部）中與高溫液態(tài)錫14充分接觸，并裂解成氫氣和碳黑，（甲烷高溫裂解制氫是個強吸熱反應，甲烷分子獲得能量后，使得甲烷分子C-H鍵斷裂，進而轉化為氫氣分子和固體碳）。氫氣通過排氣管91進入后端氫氣罐，經氫氣罐相關處理系統(tǒng)分離后，可獲得高純度氫氣；反應區(qū)裂解的碳黑漂浮于液態(tài)金屬14表面，經一定時間后可打開上連接座9對其進行收集；該發(fā)明利用液態(tài)金屬（錫或錫化合物）高溫裂解甲烷制氫，純度高、裂解率高，可制備高純氫氣，同時其副產物碳黑具有純度高、良好的熱導性等優(yōu)異特點，具有較廣泛的用途；該發(fā)明采用的擴散器，可使氣體均勻分散，在上升過程中與液態(tài)錫14充分接觸，增大反應界面，提高裂解率；同時擴散器3在緩沖區(qū)進入的甲烷氣體壓強的作用下，可支撐液態(tài)金屬，液態(tài)金屬表面張力較大不會進入擴散器3內部空隙。采用金屬保護管1，同時底部填充與保溫層7相同材料，起保溫、減震保護作用，防止了石英管2在安裝及使用過程中碎裂。通過上述，該發(fā)明能有效制備出氫氣，為甲烷制氫提供了有利技術支撐。

雖然一種液態(tài)金屬高溫裂解甲烷制氫反應器實現(xiàn)了有效利用甲烷制備氫氣，為甲烷制氫提供了有利技術支撐。但是應用中由于反應區(qū)裂解的碳黑漂浮于液態(tài)錫14表面，經一定時間后需要打開上連接座9對其進行收集，這樣不但會因為停機造成生產效率降低，給工作人員帶來不便，且也會增加生產方不必要的人工費用支出，因此還存在改進的余地，提供一種協(xié)同一種液態(tài)金屬高溫裂解甲烷制氫反應器使用，不需要人為操作能在制備氫氣中同時處理碳黑，進而進一步提高氫氣制備效率的設備顯得尤為必要。

發(fā)明內容

為了克服現(xiàn)有液態(tài)金屬高溫裂解甲烷制氫反應器因結構所限，一定時間后需要打開上連接座對漂浮于液態(tài)錫表面的碳黑進行收集，會因為停機造成生產效率降低，給工作人員帶來不便，并會增加生產方不必要人工費用支出的弊端，本發(fā)明提供了協(xié)同液態(tài)金屬高溫裂解甲烷制氫反應器使用，在相關機構共同作用下，能在生產中同步對漂浮于液態(tài)錫表面的碳黑進行清理，碳黑排出和收集時不影響設備的正常運行，可實現(xiàn)連續(xù)自動化生產的一種液態(tài)金屬高溫裂解甲烷制氫設備使用的排碳機構。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：