[发明专利]一种利用废塑料的连续催化制氢系统及方法

权利要求书

1.一种废塑料连续催化制氢系统，其特征在于，包括多个催化制氢反应器，所述催化制氢反应器包括罐体（1）、设置于所述罐体（1）侧壁上的微波发生器（2），设置于所述罐体（1）内的催化剂，设置于所述罐体（1）底部的进气口（3），设置于所述罐体（1）顶部的排气口（4）和塑料投料口（5），以及设置于所述塑料投料口（5）处的投料控制阀（6），所述进气口（3）通过进气管道（7）和三通（8）连通有氮气进气管（9）和二氧化碳进气管（10），多个所述催化制氢反应器的氮气进气管（9）通过氮气多通流量阀（11）连通有氮气供气管道（12），所述氮气供气管道（12）的另一端设置有氮气源（13），多个所述催化制氢反应器的二氧化碳进气管（10）通过二氧化碳多通流量阀（14）连通有二氧化碳供气管道（15），所述二氧化碳供气管道（15）的另一端设置有二氧化碳气源（16），所述排气口（4）通过排气三通流量阀（17）连通有氢气排气管（18）和一氧化碳排气管（19）。

2.根据权利要求1所述的一种废塑料连续催化制氢系统，其特征在于，所述催化剂采用过渡族金属材料及其复合氧化物。

3.根据权利要求1所述的一种废塑料连续催化制氢系统，其特征在于，所述罐体（1）的下部还设置有气体布风板（20）。

4.根据权利要求1所述的一种废塑料连续催化制氢系统，其特征在于，多个催化制氢反应器的氢气排气管（18）通过氢气管道（21）连通有氢气收集罐（22），多个催化制氢反应器的一氧化碳排气管（19）通过一氧化碳管道（23）连通有一氧化碳收集罐（24）。

5.根据权利要求1所述的一种废塑料连续催化制氢系统，其特征在于，所述氢气管道上设置有氢气传感器（25），所述一氧化碳管道（23）上设置有一氧化碳传感器（26）。

6.根据权利要求5所述的一种废塑料连续催化制氢系统，其特征在于，所述投料控制阀（6）、氮气多通流量阀（11）、二氧化碳多通流量阀（14）和排气三通流量阀（17）均采用电磁控制阀。

7.根据权利要求6所述的一种废塑料连续催化制氢系统，其特征在于，还包括控制系统（27）和存储系统（28），所述控制系统（27）分别与所述投料控制阀（6）、氮气多通流量阀（11）、二氧化碳多通流量阀（14）和排气三通流量阀（17）通信连接，所述控制系统（27）分别通过所述存储系统（28）与所述一氧化碳传感器（26）和所述氢气传感器（25）通信连接。

8.根据权利要求1~7任一项所述废塑料连续催化制氢系统，其特征在于，多个催化制氢反应器中，至少2个催化制氢反应器交替制氢、且交替进行催化剂再生，交替制氢、且交替进行催化剂再生的2个催化制氢反应器分别为第一催化制氢反应器（29）和第二催化制氢反应器（30）。

9.一种利用权利要求8所述废塑料连续催化制氢系统进行连续制氢的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤一、当第一催化制氢反应器（29）和第二催化制氢反应器（30）均为第一次运行时，第一催化制氢反应器（29）进入制氢模式进行首次制氢，第二催化制氢反应器（30）空置；

步骤二、第一催化制氢反应器（29）内的催化制氢反应结束后，第一催化制氢反应器（29）进入催化剂的再生模式进行催化剂的再生，同时，第二催化制氢反应器（30）进入制氢模式进行首次制氢；

步骤三、第一催化制氢反应器（29）内的催化剂再生完毕后，第一催化制氢反应器（29）进入制氢模式进行再次制氢，而同时，第二催化制氢反应器（30）内的制氢反应结束，进入催化剂再生模式进行催化剂再生，2个催化制氢反应器如此交替运行，实现连续制氢。

10.根据权利要求9所述的一种利用废塑料连续催化制氢系统进行连续制氢的方法，其特征在于，

制氢模式的操作方法为：

当催化制氢反应器内完成催化剂的再生后，则进入制氢模式，在再次制氢模式下，首先，调节氮气多通流量阀（11），使氮气进气管（9）打开为制氢模式下的催化制氢反应器提供氮气；通过氮气吹扫处于制氢模式下的催化制氢反应器，至其内无一氧化碳气体或空气残留，然后打开投料控制阀（6），将废塑料颗粒投入处于制氢模式下的催化制氢反应器内后关闭投料控制阀（6），调节氮气多通流量阀（11）增大处于制氢模式下的催化制氢反应器内的氮气进气量，在气流的作用下，催化剂与废塑料颗粒均匀混合；之后，调节氮气多通流量阀（11）降低处于制氢模式下的催化制氢反应器的氮气进气量，然后，调节排气三通流量阀（17），使氢气排气管（18）开通，一氧化碳排气管（19）关闭，此时，在微波反应器的加热作用下，废塑料在催化剂的催化下，发生热解反应生成积碳和氢气，积碳附着于催化剂表面，而氢气则通过氢气管道（21）收集于氢气储罐内；

催化剂的再生模式的操作方法为：

当催化制氢反应器完成一次制氢后，进入催化剂再生模式，催化剂再生模式，首先调节氮气多通流量阀（11）使氮气进气管（9）打开，通过氮气吹扫处于催化剂再生模式下的催化制氢反应器，使其内的氢气无残留，然后调节氮气多通流量阀（11）和二氧化碳多通流量阀（14），使氮气进气管（9）关闭、二氧化碳进气管（10）打开，此时，向处于催化剂再生模式下的催化制氢反应器中通入二氧化碳气体，并调节排气三通流量阀（17），关闭氢气排气管（18）道、打开一氧化碳排气管（19）道，此时，在处于催化剂再生模式的催化制氢反应器内，在微波发生器（2）的加热作用下，二氧化碳与附着于催化剂表面的积碳发生反应生成一氧化碳，并经一氧化碳排气管（19）排放至一氧化碳收集罐（24）内收集。