【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于及船舶工业装备体系，具体为一种催化热裂解近海设施及船舶短流程制氢系统及方法。
技术介绍
1、根据国际海事组织（imo）设定的目标，到2050年，航运业温室气体年排放量将比2008年减少50%以上。除此之外，为在21世纪内逐步实现国际船舶航运温室气体零排放的目标，即2030年国际航行船舶的碳排放量相较2008年的碳排量需降低至少40%，并力求2050年的碳排放强度比2008年的碳排放强度降低50%。甲烷高温热裂解制取氢气和固体碳产品的工艺，是一种重要的节能减排技术。
2、现有技术中，关于甲烷高温裂解制氢的工艺，存在以下问题：1）由于应用在船舶的使用场景，使用场地受限，工艺流程不宜过长且需要对设备的抗风浪性能有较高的要求。如图1所示，由于反应器与分离器为两个独立的设备，该专利流程过长，在船舶应用环境，很难实现应用。2）现行技术多采用传统鼓泡床反应器，为了较高的天然气转化率，气体通过催化床层，易造成在设备内部的返混，使得分离出的碳产品，被累积在反应器底部，无法向下游流动，液态金属催化剂在鼓泡床内易造成返混，极大影响固体碳产品的产量，同时由于物料的返混，对反应器的内部结构易造成连续冲击，损害反应器内部结构，形成安全隐患。3）反应器与分离器为两个独立的设备，净化剂、碳和催化剂通过高温管道进入分离器，首先由于净化剂、碳和催化剂在高温下的流动形态问题，易造成该段管道的堵塞，使得局部压力、温度过高； 例如(ep3693 337a1)专利中，如图1所示，盐碳分离通过高温管道14进入过滤器15，盐碳流动极易堵塞管道，造成下
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种催化热裂解近海设施短流程制氢系统及方法，缩短了工艺流程、避免了物料的返混现象。为实现上述目的，采用如下技术方案：
2、一种催化热裂解近海设施及船舶短流程制氢系统，包括：
3、燃料气流混合单元，用于生成燃料气流b；其中，燃料气流b的一部分燃料气分气流b3流经供热单元13，供热单元13为分解反应器6中的分解反应提供热能，另一部分燃料气流b4流经燃料气流分解单元；
4、所述燃料气流分解单元包括：原料气脱硫系统4，所述原料气脱硫系统上连接有所述分解反应器6，所述分解反应器6用于预热原料气、进行催化裂解反应、进行气液固三相分离并冷却分解气；
5、所述分解反应器6连接固体碳收集罐14和催化剂接收罐；
6、过滤纯化单元，用于接收分解反应器6中输出的经冷却的分解气f，并输出经过滤的分解气g；
7、及燃料气流消耗单元，用于接收经过滤的分解气g并实现能量转换。
8、优选地，所述分解反应器6包括：
9、反应器本体，高温换热模块5安装于反应器本体的内壁，所述高温换热模块5用于实现经催化热裂解反应后的高温解析气体与经脱硫的原料气体c的热量交换；所述高温换热模块5包括冷却腔和预热腔，其中冷却腔用于冷却经催化热裂解反应后的高温解析气体以形成经冷却的分解气f，经冷却的分解气f由反应器本体顶部开设的出气口n2输出；预热腔用于预热经脱硫的原料气体c，形成反应原料气d，反应原料气d由反应器本体底部的进气口n1进入反应器本体；
10、内筒，用于进行催化裂解反应，其置于反应器本体的空腔中并与其形成隔腔t2，所述隔腔t2用于容纳由内筒溢流出的固液相产品；所述内筒的顶部敞开；所述供热单元13安装于反应器本体，并伸入反应器本体内部；
11、所述内筒包括若干相互独立的腔室，每个腔室的上段开设净化剂加料口、下段开催化剂加料口，每个腔室的底部均设置布气元件，每个布气元件均与进气口n1连通；
12、及催化剂卸料口n9和净化剂/碳出口n11，均开设于反应器本体内部。
13、优选地，还包括液态催化剂出口n10，其开设于反应器本体并连通隔腔t2，其通过高温催化剂泵连通催化剂加料口，实现液态催化剂的循环使用。
14、优选地，净化剂加料口n6为固态催化剂加料口，n5/n6采用同一管道通入反应器内筒。
15、优选地，所述燃料气流混合单元包括：油气处理设施24，其输入端连接海上油气生产平台23，其输出端连接其他设施25；
16、从海上油气生产平台23开采出来的油气t经油气处理设施24将原料分为燃料气流b和其他产物u，其他产物u储存于其他的设施25中；
17、所述燃料气流消耗单元为发电设备26。
18、优选地，所述供热单元13为燃烧器。
19、优选地，所述燃料气流混合单元包括：海上设施燃料储罐1，所述海上设施燃料储罐1下部空间连接有低温泵2，所述海上设施燃料储罐1上部空间连接有加热器21，所述低温泵2上连接有气化器3并通过气化器3得到燃料气a6，所述加热器21上连接有燃料气压缩机22并通过燃料气压缩机22得到燃料气a5；
20、燃料气a5和燃料气a6实现混合，混合后形成燃料气流b；
21、所述燃料气流消耗单元包括：依次连接的压缩机9、分解气缓冲罐10和引擎系统12；过滤纯化单元连接压缩机9；
22、用于供能的分解气q最后通过分解气缓冲罐10流出，通过控制阀20后进入引擎系统12燃烧后为引擎系统供能。
23、优选地，燃料气分气流b3和空气进入外加热源，在外加热源内燃烧下产生热量，热量导入供热单元13；所述供热单元13为导热装置。
24、优选地，所述过滤纯化单元通入经过滤的分解气g的一部分至外加热源。
25、一种催化热裂解近海设施及船舶短流程制氢方法，基于所催化热裂解近海设施及船舶短流程制氢系统，包括以下步骤：
26、步骤1、从海上油气生产平台23开采出来的油气t经油气处理设施24将原料分为燃料气流b和其他产物u，其他产物u储存于其他的设施25中，燃料气流b分成两股燃料气流b4及b3，分别进入反应流程和燃烧流程；
27、步骤2、燃料气流b4经过原料气脱硫系统4脱除原料气中的硫组分，得到纯净的原料气c，通过高温换热模块5的预热腔被加热，得到反应原料气d，进入分解分解反应器6参与反应；
28、同时，燃料气流b3与空气分别或混合进入供热单元13中燃烧，燃烧产生的热量为分解反应器中的分解反应提供热能；
29、步骤3、经分解反应器后得到反应产物，反应产物中含有固体碳、氢气、未反应的原料气、少部分被夹带的催化剂，一并在内筒中实现气、液、固三相分离；
30、经分离得到的固体碳、净化剂均进入固体碳收集罐14，经分离得到的液态催化剂进入催化剂接收罐；
31、经分离得到的气相分解气进入高温换热模块5的冷却腔进行冷却，经冷却的分解气f经过滤纯化单元后形成经过滤的分解气g；
32、步骤4、经过滤的分解气g进入发电设备26发电。
33、一种催化热裂解近海设施及船舶短流程制氢方法，基于催化热裂解近海设施及船舶短流程制氢系统，包括以下步骤：
34、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种催化热裂解近海设施及船舶短流程制氢系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的催化热裂解近海设施及船舶短流程制氢系统，其特征在于，所述分解反应器（6）包括：
3.根据权利要求2所述的催化热裂解近海设施及船舶短流程制氢系统，其特征在于，还包括液态催化剂出口N10，其开设于反应器本体并连通隔腔T2，其通过高温催化剂泵连通催化剂加料口，实现液态催化剂的循环使用。
4.根据权利要求3所述的催化热裂解近海设施及船舶短流程制氢系统，其特征在于，净化剂加料口N6为固态催化剂加料口，N5/N6采用同一管道通入反应器内筒。
5.根据权利要求1-4任一权利要求所述的催化热裂解近海设施及船舶短流程制氢系统，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的催化热裂解近海设施及船舶短流程制氢系统，其特征在于：所述供热单元（13）为燃烧器。
7.根据权利要求2-4任一项所述的催化热裂解近海设施及船舶短流程制氢系统，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的催化热裂解近海设施及船舶短流程制氢系统，其特征在于，燃料气分气流B3和
9.根据权利要求7所述的催化热裂解近海设施及船舶短流程制氢系统，其特征在于：所述过滤纯化单元通入经过滤的分解气G的一部分至外加热源。
10.一种催化热裂解近海设施及船舶短流程制氢方法，基于权利要求5-6之任一项所述的催化热裂解近海设施及船舶短流程制氢系统，其特征在于，包括以下步骤：
11.一种催化热裂解近海设施及船舶短流程制氢方法，基于权利要求7-9之任一项所述的催化热裂解近海设施及船舶短流程制氢系统，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种催化热裂解近海设施及船舶短流程制氢系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的催化热裂解近海设施及船舶短流程制氢系统，其特征在于，所述分解反应器（6）包括：
3.根据权利要求2所述的催化热裂解近海设施及船舶短流程制氢系统，其特征在于，还包括液态催化剂出口n10，其开设于反应器本体并连通隔腔t2，其通过高温催化剂泵连通催化剂加料口，实现液态催化剂的循环使用。
4.根据权利要求3所述的催化热裂解近海设施及船舶短流程制氢系统，其特征在于，净化剂加料口n6为固态催化剂加料口，n5/n6采用同一管道通入反应器内筒。
5.根据权利要求1-4任一权利要求所述的催化热裂解近海设施及船舶短流程制氢系统，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的催化热裂解近海设施及船舶短流程制氢系统，其特征在于：所述供热单元（13）为燃烧器...
【专利技术属性】
技术研发人员：凯萨，王伟，
申请(专利权)人：罗托布斯特上海氢能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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