[实用新型]一种天然气制氢系统

说明书

本实用新型公开了一种天然气制氢系统,涉及氢气制备技术领域，包括裂解反应器和等离子电源，裂解反应器内安装有石墨块和电极，电极与等离子电源连接，且石墨块与电极之间产生等离子体，所述裂解反应器上还设有工质气进口和裂解气出口。本实用新型在保证获得氢气产率的同时获得优质的炭黑，使整个过程无污染、无二氧化碳排放、无危险。

技术领域

本实用新型涉及氢气制备技术领域，具体而言，涉及一种天然气制氢系统。

背景技术

目前，天然气制氢技术包括水蒸气重整、自热重整、部分氧化重整、天然气催化裂解制氢技术，其中最常用的是天然气水蒸气重整制氢工艺，但是天然气重整制氢会产生二氧化碳排放，与目前国家的碳减排技术是不相适宜的；而等离子裂解天然气制氢气虽因无碳排放将会作为一项主流技术，例如：申请号为CN201811337057.5中公开了可通过对甲烷等离子体裂解反应生产氢气和炭黑，解决了二氧化碳的排放问题，但甲烷在等离子体裂解反应过程中需向反应器中加入摩尔比为1:1的氢气和甲烷，不仅增加了进气设备的安全危险性，且甲烷裂解的温度为1200℃，使甲烷在裂解后，裂解气需先通过旋风除尘器再进入布袋除尘器，且布袋除尘器是否能承受高温还需商枕；例如：公开号为CN102108216A中公开了采用在尖端放电模式下的低温等离子裂解天然气制氢气和炭黑，但在尖端放电过程中会导致炭黑堆积在尖端中，使放电不能稳定进行，并且整个反应过程中要在真空中进行，导致整个工艺设备造价高昂。

目前，应对气候变化挑战，为未来经济实现高质量和可持续发展，因此开发无碳排放的制氢技术迫在眉睫。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种天然气制氢系统，在保证获得氢气产率的同时获得优质的炭黑，使整个过程无污染、无二氧化碳排放、无危险。

为实现本实用新型目的，采用的技术方案为：一种天然气制氢系统，包括裂解反应器和等离子电源，裂解反应器内安装有石墨块和电极，电极与等离子电源连接，且石墨块与电极之间产生等离子体，所述裂解反应器上还设有工质气进口和裂解气出口。

进一步的，所述电极为多个，多个电极沿裂解反应器的高度方向间隔排布，且石墨块竖直排布在多个电极的一侧。

进一步的，所述石墨块和电极上均具有冷却装置。

进一步的，所述冷却装置为水冷器。

进一步的，所述工质气进口位于裂解反应器底部，且工质气进口与石墨块与电极之间的空隙对应。

进一步的，所述裂解气出口位于裂解反应器上部。

进一步的，所述裂解反应器内温度为1200℃~1400℃。

进一步的，还包括气气换热器，气气换热器的换热进口与气源连接，气气换热器的换热出口与工质气进口连接，裂解气出口与气气换热器的冷却进口连接。

进一步的，所述气气换热器为多个，多个气气换热器并联设置。

进一步的，所述气气换热器内部具有旋风除尘结构，气气换热器外部具有夹套结构，且气气换热器的换热进口与气气换热器的换热出口与夹套结构内部连通；所述气气换热器底部还设有炭黑排放口，且裂解气出口和炭黑排放口与气气换热器内部连通。

进一步的，所述夹套结构内还设有多个扰流柱，多个扰流柱呈均匀间隔排布。

进一步的，还包括氢分离膜和氢气储罐，气气换热器的冷却出口与氢分离膜连接，且氢分离膜出口与氢气储罐连接。

进一步的，所述氢分离膜出口与工质气进口之间还连接有回收管路。

进一步的，所述气气换热器的冷却出口与氢分离膜之间还依次连接有气液换热器和过滤器。

进一步的，所述过滤器的出口端还安装有压缩机。

本实用新型的有益效果是,