[发明专利]高温裂解甲烷制氢反应器装置的保护系统及应用方法

说明书

高温裂解甲烷制氢反应器装置的保护系统，包括截止阀、质量流量计、出气压力传感器、安全阀、电磁阀以及进气压力传感器、控制电路板、开关电源；截止阀、质量流量计、出气压力传感器、安全阀、电磁阀以及进气压力传感器分别和液态金属高温裂解甲烷制氢反应器装置本体连接，控制电路板和质量流量计、出气压力传感器、进气压力传感器、截止阀，电磁阀的电性连接；高温裂解甲烷制氢反应器装置的保护系统具有多种控制工况。本发明具有自动适时压力监控保护功能，使得制氢反应器运行时具有更好的稳定性和安全性，延长了制氢反应器的使用寿命，可适时调节质量流量计的进气流量，缓冲区压力运行在设定范围，保证了氢气裂解效率。

技术领域

本发明涉及氢气制备辅助设备技术领域，特别是一种高温裂解甲烷制氢反应器装置的保护系统及应用方法。

背景技术

由于全球能源需求急剧增加，化石燃料等不可再生能源面临枯竭的危险，化石燃料对环境的影响也不容忽视，所以，开发和利用新能源成为越来越迫切的要求。在众多新能源燃料中，氢气作为能源燃料，它被认为是理想的清洁，高能燃料，越来越受到人们的关注。但由于氢气的制取成本高，在生活和生产中大量使用氢能源还存在一定困难。因此研究和开发更为先进的制氢新工艺技术是解决廉价氢源的重要保证，新工艺技术应在降低生产装置投资和减少生产成本方面应有明显的突破。

利用甲烷制氢，具有成本低，规模效应显著等优点，且生产纯度高，生产效率高。但现有技术中，还无一种可有效利用甲烷制备氢气的装置，其应用还仅限于实验室，因此，研究和开发更为先进的甲烷制氢新工艺技术及设备是解决廉价氢源的重要保证。因此本申请人为了克服上述问题，提交了专利名称“新型液态金属高温裂解甲烷制氢反应器装置”的专利申请，如图1所示，其制备氢气中使用前打开上端连接座A9，然后在石英管2内加入五分之三量的金属锡14，然后安装好上端连接座A9，就可进入制备氢气工作，新型液态金属高温裂解甲烷制氢反应器装置采用液态金属高温裂解甲烷制氢方法，利用液态金属高导热性和流动性等特性，在温度1200℃时裂解甲烷，制备出高纯氢气；工作时，反应气体甲烷通过下端气管70进入石英管底部缓冲区5，并经支撑板20中部气孔201（开孔）进入扩散器19下，再由扩散器19若干微孔191导入反应区13，在反应区13（石英管2内部）中与高温液态锡14（被电加热器加热呈液态）充分接触，并裂解成氢气和碳黑，（甲烷高温裂解制氢是个强吸热反应，甲烷分子获得能量后，使得甲烷分子C-H键断裂，进而转化为氢气分子和固体碳）；氢气通过上端气管70进入后端氢气罐，经氢气罐相关处理系统分离后，可获得高纯度氢气；反应区裂解的碳黑漂浮于液态金属14表面，经一定时间后可打开上部连接座A9对其进行收集；应用中，冷水从两套连接座A、连接座B进水管11流入、出水管12流出，对两套连接座A、连接座B进行冷却，进而对密封圈10进行冷却，保证了密封圈10和石英管2之间的密封效果。通过上述，该发明能有效制备出氢气，为甲烷制氢提供了有利技术支撑。

虽然新型液态金属高温裂解甲烷制氢反应器装置实现了有效利用甲烷制备氢气，为甲烷制氢提供了有利技术支撑。但是由于结构所限，控制进气及排气等全部是全手动操作，且不具有压力监控保护功能，对制氢反应器运行稳定性和安全性都存在影响，相应的缩短了制氢反应器的使用寿命。综上，提供一种适用于新型液态金属高温裂解甲烷制氢反应器装置使用的监控保护系统及应用方法显得尤为必要。

发明内容

为了克服新型液态金属高温裂解甲烷制氢反应器装置因结构所限，控制进气及排气等全部是全手动操作，且不具有压力监控保护功能，对制氢反应器运行稳定性和安全性都存在影响，相应缩短了制氢反应器使用寿命的弊端，本发明提供了协同新型液态金属高温裂解甲烷制氢反应器装置使用，应用中在相关机构及电路共同作用下，具有自动适时压力监控保护功能，使得制氢反应器（新型液态金属高温裂解甲烷制氢反应器装置）运行时具有更好的稳定性和安全性，延长了制氢反应器的使用寿命，可适时调节质量流量计的进气流量，缓冲区压力运行在设定范围，保证了氢气裂解效率的高温裂解甲烷制氢反应器装置的保护系统及应用方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：