本發(fā)明屬于甲烷催化裂解制氫，具體涉及一種甲烷催化裂解制氫裝置。

背景技術：

1、甲烷催化裂解制氫作為一種制氫技術，近年來因其潛力巨大而受到廣泛關注。這種工藝不僅能夠有效地生產高純度氫氣，還避免了傳統(tǒng)制氫方法中二氧化碳的排放。然而，在現有的技術和裝置中，開發(fā)的主要目的是優(yōu)化氫氣的生成和收集，往往忽視了反應過程中產生的固態(tài)碳副產物的價值和利用。

2、傳統(tǒng)甲烷裂解裝置大多將固態(tài)碳視為副產物，缺乏對其的有效收集和利用手段。這些碳材料往往以無序的方式堆積，導致設備的堵塞和催化劑失活問題，最終影響反應效率和裝置的使用壽命。然而，碳副產物本身具有極高的工業(yè)應用價值，如碳納米管、碳黑和石墨等材料廣泛應用于電子、航空航天、能源儲存等領域。如果能夠有效地控制碳的形成和收集方式，既可以提高碳材料的質量，還可以將這些副產物變廢為寶，形成氫氣和碳產品的雙重增值效應。

技術實現思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種甲烷催化裂解制氫裝置。

2、本申請?zhí)峁┮环N甲烷催化裂解制氫裝置。該甲烷催化裂解制氫裝置包括：依次連接的甲烷緩沖罐、一級余熱回收器、二級余熱回收器、一級加熱器、二級加熱器、裂解反應器、急冷器和袋式捕集器；其中

3、甲烷緩沖罐釋放的甲烷進入一級余熱回收器和二級余熱回收器進行初步升溫，隨后進入一級加熱器和二級加熱器，加熱至反應溫度后進入裂解反應器與催化劑接觸，生成氫氣和副產物碳；氫氣和副產物碳被甲烷攜帶至二級余熱回收器和一級余熱回收器進行初步冷卻，隨后進入急冷器冷卻至目標溫度后進入袋式捕集器，氫氣和甲烷穿過袋式捕集器進入回收段，副產物碳被截留儲存在袋式補集器內。

4、在本申請的一實施例中，所述甲烷緩沖罐安裝在支座上，底部設置有進氣口，頂部設置有出氣口、壓力表和安全閥。

5、在本申請的一實施例中，所述一級余熱回收器的殼程上設置有與甲烷緩沖罐連接的第一甲烷進口，以及與二級余熱回收器連接的第一甲烷出口；

6、所述一級余熱回收器的管程上設置有與二級余熱回收器連接的第一產氣進口，以及與急冷器連接的第一產氣出口。

7、在本申請的一實施例中，所述二級余熱回收器的殼程上設置有與一級余熱回收器連接的第二甲烷進口，以及與一級加熱器連接的第二甲烷出口；

8、所述二級余熱回收器的管程上設置有與裂解反應器連接的第二產氣進口，以及與一級余熱回收器連接的第二產氣出口。

9、在本申請的一實施例中，所述一級加熱器內設置有第一加熱棒；

10、所述一級加熱器上設置有與二級余熱回收器連接的第三甲烷進口、與一級加熱器連接的第三甲烷出口，以及位于第三甲烷出口的第一溫度傳感器。

11、在本申請的一實施例中，所述二級加熱器內設置有第二加熱棒；

12、所述二級加熱器上設置有與一級加熱器連接的第四甲烷進口、與裂解反應器連接的第四甲烷出口，以及位于第四甲烷出口的第二溫度傳感器。

13、在本申請的一實施例中，所述裂解反應器包括：

14、反應管，其底部設置有第五甲烷進口；

15、內徑大于反應管的擴大管，設置在反應管的頂端，且其上設置有催化劑進口以及用于和二級余熱回收器連接的第三產氣出口。

16、在本申請的一實施例中，所述反應管內設置有電加熱器；

17、所述擴大管上還設置有爆破片和第三溫度傳感器。

18、在本申請的一實施例中，所述急冷器的管程上設置有與一級余熱回收器連接的第四產氣進口，以及與袋式捕集器連接的第四產氣出口；

19、所述急冷器的殼程上設置有冷卻進口和冷卻出口。

20、在本申請的一實施例中，所述袋式捕集器包括：

21、筒體，其內部設置有捕集袋，側壁上設置有第五產氣進口，上端設置有第五產氣出口，以及下端設置有碳出口；所述碳出口處設置有控制閥；

22、稱重傳感器，用于支撐筒體；以及

23、第四溫度傳感器，設置在筒體的側壁上。

24、本發(fā)明的有益效果是：

25、區(qū)別于現有技術，本申請?zhí)峁┮环N甲烷催化裂解制氫裝置。該甲烷催化裂解制氫裝置的甲烷緩沖罐釋放的甲烷進入一級余熱回收器和二級余熱回收器進行初步升溫，隨后進入一級加熱器和二級加熱器，加熱至反應溫度后進入裂解反應器與催化劑接觸，生成氫氣和副產物碳；氫氣和副產物碳被甲烷攜帶至二級余熱回收器和一級余熱回收器進行初步冷卻，隨后進入急冷器冷卻至目標溫度后進入袋式捕集器，氫氣和甲烷穿過袋式捕集器進入回收段，副產物碳被截留儲存在袋式補集器內?？梢詫崿F氫氣的生產和收集的同時，通過優(yōu)化反應條件和設備設計，進行高質量碳副產物的收集和利用。

26、本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點在說明書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。

27、為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。

技術特征：

1.一種甲烷催化裂解制氫裝置，其特征在于，包括：依次連接的甲烷緩沖罐(1)、一級余熱回收器(2)、二級余熱回收器(3)、一級加熱器(4)、二級加熱器(5)、裂解反應器(6)、急冷器(7)和袋式捕集器(8)；其中

2.根據權利要求1所述的甲烷催化裂解制氫裝置，其特征在于，

3.根據權利要求1所述的甲烷催化裂解制氫裝置，其特征在于，

4.根據權利要求3所述的甲烷催化裂解制氫裝置，其特征在于，

5.根據權利要求1所述的甲烷催化裂解制氫裝置，其特征在于，

6.根據權利要求5所述的甲烷催化裂解制氫裝置，其特征在于，

7.根據權利要求1所述的甲烷催化裂解制氫裝置，其特征在于，

8.根據權利要求7所述的甲烷催化裂解制氫裝置，其特征在于，

9.根據權利要求1所述的甲烷催化裂解制氫裝置，其特征在于，

10.根據權利要求1所述的甲烷催化裂解制氫裝置，其特征在于，

技術總結
本發(fā)明屬于甲烷催化裂解制氫技術領域，具體涉及一種甲烷催化裂解制氫裝置。該甲烷催化裂解制氫裝置的甲烷緩沖罐釋放的甲烷進入一級余熱回收器和二級余熱回收器進行初步升溫，隨后進入一級加熱器和二級加熱器，加熱至反應溫度后進入裂解反應器與催化劑接觸，生成氫氣和副產物碳；氫氣和副產物碳被甲烷攜帶至二級余熱回收器和一級余熱回收器進行初步冷卻，隨后進入急冷器冷卻至目標溫度后進入袋式捕集器，氫氣和甲烷穿過袋式捕集器進入回收段，副產物碳被截留儲存在袋式補集器內?？梢詫崿F氫氣的生產和收集的同時，通過優(yōu)化反應條件和設備設計，進行高質量碳副產物的收集和利用。

技術研發(fā)人員：華銀鋒,徐霖,葛學利,周呂,徐健銀
受保護的技術使用者：上海浦東環(huán)保能源發(fā)展有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/9