專利名稱：微波介導(dǎo)的制取高純度氫氣和碳黑的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
能源化工背景技術(shù)1.United States Patent Application 20050042168所采用的微波制氫技術(shù)是先把固體的(非甲烷等氣體原料)含碳化合物炭化后，使用炭和水蒸氣在微波介導(dǎo)下進行高溫重整反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣和碳氧化合物的混合氣體(即合成氣)。同時用堿金屬氫氧化物吸收產(chǎn)物氣中的一氧化碳和二氧化碳氣體，形成相應(yīng)的甲酸鹽和碳酸鹽，得到氫氣。而且該專利中完全沒有微波致發(fā)熱材料的概念。本工藝使用的原料是氣態(tài)碳氫化合物，排除了碳水化合物作為原料。不采用水蒸氣進行高溫重整反應(yīng)，因此產(chǎn)物氣中除了純凈的氫氣以外沒有碳氧化合物的氣體。
2.中國國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局申請?zhí)?006100465042采用了微波致發(fā)熱材料耦合蒸汽重整氣化各種碳基化合物。原料、方法和產(chǎn)物氣的組成與United StatesPatent Application 20050042168相似。該工藝是以合成氣為目標產(chǎn)品的工藝。因此不同于本工藝。
3.中國國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局申請?zhí)?006100471611采用了微波介導(dǎo)的以各種固體碳基化合物為原料的，以制炭為目標產(chǎn)品的工藝。過程中得到的是含氫氣、碳氫和碳氧化合物的混合氣副產(chǎn)品。原料、方法、目標產(chǎn)品和副產(chǎn)品氣的組成不同于本工藝。

發(fā)明內(nèi)容
采用微波氣流床工藝，以氣態(tài)碳氫化合物為原料，制取高純度氫氣和碳黑。
具體實施例方式
微波發(fā)生器產(chǎn)生的電磁輻射通過波導(dǎo)和諧振作用，貫穿反應(yīng)器壁，將能量耦合給反應(yīng)器中的微波致發(fā)熱床料。微波致發(fā)熱床料受微波輻射會迅速發(fā)熱，達到高溫。在反應(yīng)器下部加壓通入氣態(tài)碳氫化合物，微波致發(fā)熱床料在與氣態(tài)碳氫化合物接觸時將熱能傳遞給后者，同時催化后者發(fā)生熱分解反應(yīng)。在反應(yīng)器上部出口處得到氫氣和碳黑兩種產(chǎn)品。
1.作為微波致發(fā)熱床料，本工藝首選碳黑。因為它既是反應(yīng)產(chǎn)物又可作為微波致發(fā)熱床料，駐留在反應(yīng)器中。隨著工藝過程，富余的部分會從反應(yīng)器頂部“溢出”，自然地保持恒定的床料量。如果在高溫時，碳黑出現(xiàn)團聚、結(jié)塊現(xiàn)象，影響反應(yīng)效率。當無法克服這些現(xiàn)象時，可以考慮以非碳黑類材料作為微波致發(fā)熱床料使用。這類材料很多，可在各種半導(dǎo)體材料中選擇合適的品種使用。它們多是些金屬氧化物，例如氧化鋅、氧化鈦、微波鐵氧體等。這些材料既是微波發(fā)熱體，也是催化碳氫化合物熱解反應(yīng)的催化劑。它們的相對密度與碳黑差別較大，可以借重力將兩者分離。
2.為了盡量增加反應(yīng)氣體與微波致發(fā)熱床料接觸的表面積，本工藝首選粉狀微波致發(fā)熱床料。從工藝的實際效果考慮，也可以采用其它各種形狀的床料。
3.為了提高微波氣流床的反應(yīng)效率，可采用原料氣與產(chǎn)物氣換熱的方法，將氣態(tài)碳氫化合物在進入反應(yīng)器前，預(yù)熱至合適的溫度。
4.為了保證產(chǎn)物氣中氫氣的純度，原料氣應(yīng)預(yù)先去除硫化氫等各種雜質(zhì)氣體。
5.反應(yīng)器壁和外保溫材料應(yīng)采用不吸收微波的材料制作。并在反應(yīng)溫度下保持穩(wěn)定。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明的特征是使用微波致發(fā)熱材料作為制氫反應(yīng)器的床料，用微波輻射貫穿反應(yīng)器壁(反應(yīng)器壁由不吸收微波的材料制成)，在隔絕外部空氣的密閉環(huán)境下，加熱微波致發(fā)熱材料，使其溫度達到足以使氣體態(tài)的碳氫化合物分解成氫氣并形成碳黑的程度。在保持反應(yīng)器中微波致發(fā)熱材料溫度的同時，加壓通入經(jīng)預(yù)熱和去除雜質(zhì)氣體的碳氫化合物氣流，使碳氫化合物氣流與微波致發(fā)熱床料充分接觸和反應(yīng)，前者被分解成氫氣和碳黑。將分解產(chǎn)物——氫氣和碳黑分離，得到這兩種產(chǎn)品。本發(fā)明可采用連續(xù)工藝加工。微波氣流床反應(yīng)器中的微波致發(fā)熱床料包括兩類粉狀固體物質(zhì)碳黑和非碳黑類材料(比如各種半導(dǎo)體材料等)。
全文摘要
使用微波致發(fā)熱材料作為制氫反應(yīng)器的床料，用微波輻射貫穿反應(yīng)器壁，在隔絕外部空氣的密閉環(huán)境下，加熱微波致發(fā)熱材料，使其溫度達到足以使氣體態(tài)的碳氫化合物分解成氫氣并形成碳黑的程度。在保持反應(yīng)器中微波致發(fā)熱材料溫度的同時，加壓通入經(jīng)預(yù)熱和去除雜質(zhì)氣體的碳氫化合物氣流，使碳氫化合物氣流與微波致發(fā)熱床料充分接觸和反應(yīng)，前者被分解成氫氣和碳黑。將分解產(chǎn)物——氫氣和碳黑分離，得到這兩種產(chǎn)品。本發(fā)明可采用連續(xù)工藝加工。微波氣流床反應(yīng)器中的微波致發(fā)熱床料包括兩類粉狀固體物質(zhì)碳黑和非碳黑類材料(比如各種半導(dǎo)體材料等)。
文檔編號C09C1/44GK1944238SQ200610048009
公開日2007年4月11日 申請日期2006年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月16日
發(fā)明者鮑濤 申請人:鮑濤