[发明专利]一种高温催化裂解甲烷制备氢燃料的反应装置

说明书

本发明公开了一种高温催化裂解甲烷制备氢燃料的反应装置，包括内部空腔的初步反应室；在所述初步反应室的一端设有一与该初步反应室连通的燃料输送单元；在所述初步反应室的另一端设有一与该初步反应室连通的循环反应室，在所述循环反应室上远离所述初步反应室的一端通过一连接管连接有二氧化碳去除循环反应室，其中，所述连接管的一端与所述循环反应室连通以及所述连接管的另一端与所述二氧化碳去除循环反应室连通；还在所述二氧化碳去除循环反应室的顶部设有一与该二氧化碳去除循环反应室连通的过滤单元。本发明具有使用方便、能耗低、能够提高甲烷利用率以及转化率、不会附产大量环境不友好型温室气体COsubgt;2/subgt;的优点。

技术领域

本发明涉及一种甲烷制备氢燃料设备技术领域，更具体地说，特别涉及一种高温催化裂解甲烷制备氢燃料的反应装置。

背景技术

氢燃料作为一种清洁的能源，有望成为21世纪的主要能源之一；目前全世界大约96％的氢燃料是通过甲烷水蒸气催化气化的方法制备而成，现有的甲烷制氢技术比较普遍与成熟，以氢气为主要产品的典型制氢技术是甲烷水蒸气重整制氢(SMR)，在国内外行业已被广泛应用。

然而，现有的甲烷水蒸气制氢燃料装置，均采用催化床结合分级反应器制备氢燃料，不仅操作繁琐，而且在制备氢燃料的过程中，存在能耗高、甲烷利用率与转化率低、附产出大量环境不友好型温室气体CO₂，难以满足实际的应用需求。因此，有必要寻求一种新的甲烷裂解制氢燃料技术来克服现有技术的不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够提高甲烷利用率以及转化率的高温催化裂解甲烷制备氢燃料的反应装置，该高温催化裂解甲烷制备氢燃料的反应装置使用方便，能耗低，不会附产大量环境不友好型温室气体CO₂。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高温催化裂解甲烷制备氢燃料的反应装置，包括内部空腔的初步反应室；在所述初步反应室的一端设有一与该初步反应室连通的燃料输送单元；在所述初步反应室的另一端设有一与该初步反应室连通的循环反应室，在所述循环反应室上远离所述初步反应室的一端通过一连接管连接有二氧化碳去除循环反应室，其中，所述连接管的一端与所述循环反应室连通以及所述连接管的另一端与所述二氧化碳去除循环反应室连通；还在所述二氧化碳去除循环反应室的顶部设有一与该二氧化碳去除循环反应室连通的过滤单元。

优选地，所述燃料输送单元包括水蒸气输送管，在所述水蒸气输送管的前端侧壁上设有一与外部水蒸气输送设备连接的水蒸气进入口，其中，所述燃料输送单元是通过所述水蒸气输送管与所述初步反应室连通；还包括甲烷输送管，该甲烷输送管的一端与一外部甲烷输送设备连接，以及，该甲烷输送管的另一端开设有若干甲烷喷射口并且该端部穿过水蒸气输送管后伸入到所述初步反应室内。

优选地，在所述水蒸气输送管的内部上、下两侧壁上均设有涡轮风扇，例如：所述涡轮风扇7为G2E160-AY47-01涡轮风扇。

优选地，所述循环反应室包括内部空腔的第一壳体，在所述第一壳体内填充有催化剂，在所述第一壳体的内部下端设有F形支架，在所述第一壳体的内部上端设有一与所述F形支架配合形成S形通道的倒F形支架；其中，所述循环反应室是通过所述第一壳体分别与所述初步反应室、连接管连通。

优选地，所述催化剂为脱氢催化剂。