[實用新型]一種甲烷制氫設備應用的液態金屬蒸氣抑制裝置

有效

• 申請號: 202121357344.X
• 申請日: 2021-06-18
• 公開（公告）號: CN216303268U
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 芶富均;葉宗標;陳波;陳建軍
• 申請（專利權）人: 芶富均
• 主分類號: C01B3/24
• 分類號: C01B3/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種甲烷制氫設備應用的液態金屬蒸氣抑制裝置，包括石英砂、壓力探測設備，還具有控制電路，石英砂布設在液態金屬高溫裂解甲烷制氫反應器的石英管內金屬錫的上部，壓力探測設備安裝在液態金屬高溫裂解甲烷制氫反應器的連接座側端；控制電路包括穩壓電源、延時子電路和報警子電路；穩壓電源、延時子電路和報警子電路和壓力探測設備電性連接。本新型石英砂層可直接覆蓋于液態金屬表面，利用石英層具有透氣特性，既能保證反應生成的氫氣順利通過石英砂層，又能有效抑制金屬蒸氣揮發進入排氣管，顯著降低了液態金屬蒸發幾率。本新型當石英管內因各種原因壓力過高時，蜂鳴器會發聲提示工作人員處置，防止了壓力過大導致各種不可預見事故的發生。

技術領域

本實用新型涉及氫氣制備輔助機構技術領域，特別是一種甲烷制氫設備應用的液態金屬蒸氣抑制裝置。

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，化石燃料對環境的影響也不容忽視，所以，開發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。

利用甲烷制氫，具有成本低，規模效應顯著等優點，且生產純度高，生產效率高，但是現有技術還存在一定的不足。因此本申請人為了克服上述問題，提交了專利號“202110543757.5”、專利名稱“一種液態金屬高溫裂解甲烷制氫反應器”的專利申請，如圖1所示，其應用制備氫氣中，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13，在反應區13（石英管2內部）中與高溫液態錫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，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分離后，可獲得高純度氫氣；反應區裂解的碳黑漂浮于液態金屬14表面，經一定時間后可打開上連接座9對其進行收集；該發明利用液態金屬（錫）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、良好的熱導性等優異特點，具有較廣泛的用途；該發明采用的擴散器，可使氣體均勻分散，在上升過程中與液態錫14充分接觸，增大反應界面，提高裂解率；同時擴散器3在緩沖區進入的甲烷氣體壓強的作用下，可支撐液態錫，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。

雖然一種液態金屬高溫裂解甲烷制氫反應器實現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。但是應用中由于高溫影響，液態錫會因為蒸發造成液態金屬的損失，進而對液態金屬高溫裂解甲烷制氫反應器后續制備氫氣帶來了影響。還有就是，蒸發的液態金屬進入排氣管91內后由于溫度降低會凝結固化在排氣管91內的內壁，逐漸把排氣管堵塞，進而會造成制備后氫氣無法有效排出，同樣會對液態金屬高溫裂解甲烷制氫反應器后續制備氫氣帶來影響。最后就是，液態金屬高溫裂解甲烷制氫反應器由于沒有一種配套的壓力監測裝置，當反應區13（石英管2內部）因各種原因造成氣壓升高時（比如加熱液態錫14的加熱設備溫控器發生故障導致石英管內溫度異常升高進而造成壓力變大，或者反應區內上端產生的上浮碳黑過多沒有及時清除、造成反應器內空間變小進而造成壓力過高），會對石英管的使用壽命帶來影響，且也會對高溫裂解甲烷制備氫氣帶來影響，極端情況下還會因為壓力過高造成石英管爆裂。綜上，因此液態金屬高溫裂解甲烷制氫反應器還存在改進的余地，提供一種協同一種液態金屬高溫裂解甲烷制氫反應器使用，能效減少液態金屬蒸發進入排氣管內，且能實時監測石英管內部壓力的裝置顯得尤為必要。

發明內容