【技术实现步骤摘要】
本技术涉及制氢，尤其是涉及一种裂解烷烃类气体制备氢气的装置。
技术介绍
1、氢气主要通过电解水或以矿物燃料、天然气、轻质油为原料与水蒸气在高温下经蒸汽转化法、部分氧化法、煤气化法等工艺生产。电解法制氢通常规模小、成本高，只有利用可再生能源电解水时，才可以说是经济的。以烷类或烃类物质为原料制取氢气是当今制取氢气的主要方法，但是现有的利用烷烃类物质为原料制取氢气的设备，在能源利用率，原料转化效率等方面仍有待提升。
技术实现思路
1、本技术为了克服现有的利用烷烃类物质为原料制取氢气的设备能源利用率和气体转化效率偏低的不足，提供一种裂解烷烃类气体制备氢气的装置，可以提高能源利用率和原料转化效率。
2、为了实现上述目的，本技术采用以下技术方案：
3、一种裂解烷烃类气体制备氢气的装置，包括主反应器和等离子体火炬，所述主反应器包括反应器外壳、固体出料管和设置于固体出料管外侧壁的螺旋升料板，所述反应器外壳的底部设有主进气口，反应器外壳的顶部设有主出气口，所述螺旋升料板设置于反应器外壳内，所述固体出料管的下端伸出所述反应器外壳，所述固体出料管的侧壁上设有位于所述螺旋升料板上方且靠近所述螺旋升料板的出料口，所述等离子体火炬的喷气口切向设置在所述反应器外壳的内侧壁上，所述螺旋升料板沿所述喷气口的喷入方向螺旋上升，所述喷气口位于所述出料口下方，所述反应器外壳底部设有液态金属，所述液态金属的上液面位于喷气口和出料口之间。
4、上述装置的制氢过程是：通过等离子体火炬对反应器
5、作为优选，所述主反应器还包括气体上升管，所述气体上升管的下端设置在固体出料管内且与固体出料管连通，所述气体上升管的上端与主出气口连通。上述技术方案中，进入固体出料管的气体可以向上通过气体上升管和主出气口排出反应器外壳，进入固体出料管的碳粉则在重力作用下向下排出固体出料管。
6、作为优选，所述气体上升管的下端设有连通孔，所述连通孔朝下设置且位于在所述出料口的下方。所述方案可以减少进入所述气体上升管的碳粉，实现固体与气体的分离作用。
7、作为优选，所述反应器外壳内设有位于下部的反应腔和位于上部的降压腔，所述主进气口、固体出料管、螺旋升料板和液态金属均设置于所述反应腔，所述气体上升管的上端设置在降压腔内且与降压腔连通，所述主出气口与降压腔连通，所述气体上升管的上端设有背压阀。
8、上述技术方案在，氢气进入固体出料管后会沿着气体上升管向上流出，经过球形背压阀，进入降压腔，并经过主出气口排出反应器外壳，所述背压阀可以使主反应器内保持一定的高压。
9、作为优选，在所述固体出料管的径向上，所述螺旋升料板远离所述固体出料管一侧的高度高于所述螺旋升料板靠近所述固体出料管一侧的高度，以使所述螺旋升料板上的固体粉末沿螺旋升料板滑动至出料口。
10、上述技术方案中，由于所述螺旋升料板两侧的高度差的存在，螺旋升料板上的碳粉更容易沿螺旋升料板滑动至出料口，从而使碳粉更加顺畅地排出，减少碳粉堵塞出料口的概率。
11、作为优选，所述反应器外壳的下部设有用于在主反应器启动阶段加热金属的高频感应线圈。
12、上述技术方案中，主反应器长时间关停后，内部的液态金属会凝固成固态金属，而高频感应线圈可以在主反应器启动阶段对固态金属进行加热，使其熔化为液态金属然后再进行氢气的制备操作。主反应器启动后，反应所需的热量由等离子体火炬提供，也可以通过高频感应线圈对液态金属进行辅助加热，从而增加主反应器反应效率的气体的量。
13、作为优选，还包括热交换器，所述反应器外壳内流出的反应后气体和流入所述反应器外壳前的原料气体分别经过所述热交换器进行热交换。
14、上述技术方案中，所述热交换器可以利用反应后气体热量对原料气体进行加热，从而增加能量的利用率。所述热交换器流出的原料气体分别通入所述主反应器的主进气口和等离子体火炬的供气口。
15、作为优选，所述热交换器流出的原料气体分别通入所述主反应器的主进气口和等离子体火炬的供气口。上述技术方案中，通入等离子体火炬内的气体也采用原料气体，可以使原料气体在等离子体火炬内就先进行高温裂解反应，高温裂解后的气体再通入主反应器加热液态金属，可以使原料气体进一步反应，从而提升原料气体的转化率。同时，等离子体火炬内采用原料气体替换其他气体，可以减少主反应器内与裂解反应无关的气体成分，从而增加产物气体内的氢气含量和纯度。
16、作为优选，所述主反应器的下方设有集料斗，所述固体出料管与集料斗连通。所述集料斗收集使反应生成的碳粉。
17、作为优选，所述主进气口上固定有气泡细化件，气泡细化件上设有多个微孔。所述气泡细化件可以采用现有技术中常用的气泡细化件，需要采用耐高温材质制造。气泡细化件可以对排出所述主进气口的气体进行细化，从而使原料气体与液态金属成分接触加热，充分裂解。
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1.一种裂解烷烃类气体制备氢气的装置，其特征是，包括主反应器和等离子体火炬，所述主反应器包括反应器外壳、固体出料管和设置于固体出料管外侧壁的螺旋升料板，所述反应器外壳的底部设有主进气口，反应器外壳的顶部设有主出气口，所述螺旋升料板设置于反应器外壳内，所述固体出料管的下端伸出所述反应器外壳，所述固体出料管的侧壁上设有位于所述螺旋升料板上方且靠近所述螺旋升料板的出料口，所述等离子体火炬的喷气口切向设置在所述反应器外壳的内侧壁上，所述螺旋升料板沿所述喷气口的喷入方向螺旋上升，所述喷气口位于所述出料口下方，所述反应器外壳底部设有液态金属，所述液态金属的上液面位于喷气口和出料口之间。
2.根据权利要求1所述的一种裂解烷烃类气体制备氢气的装置，其特征是，所述主反应器还包括气体上升管，所述气体上升管的下端设置在固体出料管内且与固体出料管连通，所述气体上升管的上端与主出气口连通。
3.根据权利要求2所述的一种裂解烷烃类气体制备氢气的装置，其特征是，所述气体上升管的下端设有连通孔，所述连通孔朝下设置且位于在所述出料口的下方。
4.根据权利要求2所述的一种裂解烷烃
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种裂解烷烃类气体制备氢气的装置，其特征是，在所述固体出料管的径向上，所述螺旋升料板远离所述固体出料管一侧的高度高于所述螺旋升料板靠近所述固体出料管一侧的高度，以使所述螺旋升料板上的固体粉末沿螺旋升料板滑动至出料口。
6.根据权利要求1至4任一项所述的一种裂解烷烃类气体制备氢气的装置，其特征是，所述反应器外壳的下部设有用于在主反应器启动阶段加热金属的高频感应线圈。
7.根据权利要求1至4任一项所述的一种裂解烷烃类气体制备氢气的装置，其特征是，还包括热交换器，所述主出气口流出的反应后气体和流入所述主进气口的原料气体分别经过所述热交换器进行热交换。
8.根据权利要求7所述的一种裂解烷烃类气体制备氢气的装置，其特征是，所述热交换器流出的原料气体分别通入所述主反应器的主进气口和等离子体火炬的供气口。
9.根据权利要求1至4任一项所述的一种裂解烷烃类气体制备氢气的装置，其特征是，所述主反应器的下方设有集料斗，所述固体出料管与集料斗连通。
10.根据权利要求1至4任一项所述的一种裂解烷烃类气体制备氢气的装置，其特征是，所述主进气口上固定有气泡细化件，气泡细化件上设有多个微孔。
...【技术特征摘要】
1.一种裂解烷烃类气体制备氢气的装置，其特征是，包括主反应器和等离子体火炬，所述主反应器包括反应器外壳、固体出料管和设置于固体出料管外侧壁的螺旋升料板，所述反应器外壳的底部设有主进气口，反应器外壳的顶部设有主出气口，所述螺旋升料板设置于反应器外壳内，所述固体出料管的下端伸出所述反应器外壳，所述固体出料管的侧壁上设有位于所述螺旋升料板上方且靠近所述螺旋升料板的出料口，所述等离子体火炬的喷气口切向设置在所述反应器外壳的内侧壁上，所述螺旋升料板沿所述喷气口的喷入方向螺旋上升，所述喷气口位于所述出料口下方，所述反应器外壳底部设有液态金属，所述液态金属的上液面位于喷气口和出料口之间。
2.根据权利要求1所述的一种裂解烷烃类气体制备氢气的装置，其特征是，所述主反应器还包括气体上升管，所述气体上升管的下端设置在固体出料管内且与固体出料管连通，所述气体上升管的上端与主出气口连通。
3.根据权利要求2所述的一种裂解烷烃类气体制备氢气的装置，其特征是，所述气体上升管的下端设有连通孔，所述连通孔朝下设置且位于在所述出料口的下方。
4.根据权利要求2所述的一种裂解烷烃类气体制备氢气的装置，其特征是，所述反应器外壳内设有位于下部的反应腔和位于上部的降压腔，所述主进气口、固体出料管、螺旋升料板和液态金属均设置于所述反应腔，所述气体上升管的上端设置...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘翊，
申请(专利权)人：杭州慕皓新能源技术有限公司，
类型：新型
国别省市：
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