[发明专利]一种热量自供型超临界水制氢系统

权利要求书

1.一种热量自供型超临界水制氢系统，其特征在于，包括：超临界水反应器，所述超临界水反应器包括同轴设置且相连接的顶盖、上部圆柱段、下部圆锥段，所述顶盖的中心设置产物出口；

上循环流体加热套壳，同轴设置在所述上部圆柱段的外侧，所述上循环流体加热套壳的顶部设置第一循环流体入口，底部设置第一循环流体出口；

多个废液水平注入管，沿圆周均匀设置在所述上部圆柱段的底部，废液水平注入管以两两平行并偏离中心轴距离r相向输入反应器内，并在相应的输入水平圆截面形成一个半径为r的虚拟圆；

下循环流体冷却套壳，同轴设置在所述下部圆锥段的外侧，所述下循环流体冷却外套壳的顶部设置第二循环流体入口，底部设置第二循环流体出口；

旋流同轴喷嘴，设置在所述下部圆锥段的底部，所述旋流同轴喷嘴包括中心燃料注入管和外层切向氧气注入管；

固液分离器，与反应器的产物出口相连接，所述固液分离器的固体产物出口经阀门连接至废液储罐，所述固液分离器的液相产物经背压阀降压后进入气液分离器；

所述气液分离器的气体产物出口连接至富氢气体浓缩装置，所述气液分离器的液体产物出口连接至有机浓缩装置形成高浓有机溶液经补充增压泵增压进入所述中心燃料注入管。

2.根据权利要求1所述的热量自供型超临界水制氢系统，其特征在于，

沿圆周均匀布置4根或者6根或者8根所述废液水平注入管。

3.根据权利要求1所述的热量自供型超临界水制氢系统，其特征在于，还包括：

辅助燃料增压泵，所述辅助燃料增压泵的进料口与辅助燃料罐相连接，所述辅助燃料增压泵的出料口经预热器、加热器连接至所述中心燃料注入管，辅助燃料通过所述辅助燃料增压泵增压至23MPa以上，通过所述预热器和加热器增温至400℃～550℃。

4.根据权利要求3所述的热量自供型超临界水制氢系统，其特征在于，还包括：

氧气增压泵，所述氧气增压泵的进料口连接至氧气储罐，所述氧气增压泵的出料口连接至氧气注入管，氧气经氧气增压泵增压至23MPa以上。

5.根据权利要求4所述的热量自供型超临界水制氢系统，其特征在于，

针对辅助燃料中有机物氧化的过氧量系数控制在1.1～1.3。

6.根据权利要求5所述的热量自供型超临界水制氢系统，其特征在于，还包括：

循环泵，所述循环泵的进料口与循环流体储罐相连接，所述循环泵的出料口与下循环流体冷却套壳上的第二循环流体入口相连接，第二循环流体出口与第一循环流体入口相连接，第一循环流体出口与所述循环流体储罐相连接，

循环流体储罐中的循环流体经循环泵增压后从第二循环流体入口进入下循环流体冷却套壳，吸收热液火焰的部分热量，从第二循环流体出口流出，从第一循环流体入口进入上循环流体加热套壳，为超临界水气化反应补充热量，从第一循环流体出口排出进入循环流体储罐，继续进入循环泵中循环。

7.根据权利要求6所述的热量自供型超临界水制氢系统，其特征在于，还包括：

废液增压泵，所述废液增压泵的进料口与所述废液储罐相连接，所述废液增压泵的出料口连接至废液水平注入管，废液储罐中的高含固有机废液经废液增压泵增压至23MPa。

8.根据权利要求7所述的热量自供型超临界水制氢系统，其特征在于，还包括：

能量回收装置，连接在反应器的产物出口与固液分离器之间，回收产物热量对产物初步降温，所述能量回收装置包括透平发电装置、换热器、蒸汽发生装置中的一种或几种。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的热量自供型超临界水制氢系统，其特征在于，

所述富氢气体浓缩装置包括溶液吸附装置、变压吸附装置中的一种或几种。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的热量自供型超临界水制氢系统，其特征在于，

所述有机浓缩装置包括蒸发装置、膜蒸馏装置、膜过滤装置中的一种或几种。