[实用新型]一种清洁高效利用天然气的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于化工生产技术领域，涉及一种天然气高效转换工艺，具体涉及一种清洁高效利用天然气的装置。

背景技术

世界石油储量有限，再开采40年左右即告枯竭，天然气的开采够人类使用200～300年，石油枯竭之日即是天然气大量使用之时。在石油枯竭之前，将液体内燃机改造成为固体内燃机势在必行，将来内燃机可以大量利用炭黑、高纯度焦炭等作为燃料，不会因石油的枯竭而影响到人类的交通出行，从而解决石油枯竭后所有内燃机的燃料问题。未来的100年是天然气的时代，天然气的开采、储存、运输不方便，液化运输成本很高。炭黑、双氧水便于储存、运输，安全可靠。美国、加拿大、俄罗斯等国大量生产天然气，由于不能有效的储存和及时的利用，开采出来的天然气每年浪费掉约20%。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种清洁高效利用天然气的装置，将天然气转化为双氧水和炭黑，用作固体燃料内燃机的燃料，从而实现清洁高效利用能源。

本实用新型清洁高效利用天然气的装置，包括天然气源、固体燃料内燃机。装置设有高温裂解槽、氢气柜、燃料电池、电化学反应器、中温变换反应塔、双氧水生产设备、双氧水储罐和炭黑储罐。天然气源连接到高温裂解槽，高温裂解槽分别连接到电化学反应器、氢气柜和炭黑储罐。氢气柜一路连接到燃料电池，一路连接到双氧水生产设备。燃料电池一路连接到电化学反应器，一路连接到中温变换反应塔，电化学反应器连接到中温变换反应塔，中温变换反应塔连接到氢气柜。双氧水生产设备连接到双氧水储罐，双氧水储罐和炭黑储罐分别连接到固体燃料内燃机；燃料电池与电化学反应器电路连接。

电化学反应器与双氧水储罐连接。双氧水生产设备为蒽醌法双氧水生产设备。

本实用新型清洁高效利用天然气的装置将天然气转化为双氧水和炭黑，用作固体燃料内燃机的燃料，清洁高效利用能源，利用固体燃料内燃机代替目前的液体燃料内燃机。

附图说明

图1为本实用新型清洁高效利用天然气装置的流程示意图；

其中：

1—天然气源、2—高温裂解槽、3—氢气柜、4—燃料电池、5—电化学反应器、6—中温变换反应塔、7—双氧水生产设备、8—双氧水储罐、9—炭黑储罐、10—固体燃料内燃机。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

本实用新型清洁高效利用天然气的装置如图1所示，包括天然气源1、固体燃料内燃机10、高温裂解槽2、氢气柜3、燃料电池4、电化学反应器5、中温变换反应塔6、双氧水生产设备7、双氧水储罐8和炭黑储罐9。天然气源连接到高温裂解槽，高温裂解槽分别连接到电化学反应器、氢气柜和炭黑储罐。氢气柜一路连接到燃料电池，一路连接到双氧水生产设备，双氧水生产设备7为蒽醌法双氧水生产设备。燃料电池一路连接到电化学反应器，一路连接到中温变换反应塔，中温变换反应塔连接到氢气柜，燃料电池与电化学反应器电路连接。电化学反应器5一路连接到中温变换反应塔，另一路连接到双氧水储罐8。双氧水生产设备连接到双氧水储罐，双氧水储罐和炭黑储罐分别连接到固体燃料内燃机。

清洁高效利用天然气的装置需要建设在天然气井附近。高温裂解槽的裂解热源为自产的天然气，副产的二氧化碳在装置内回收利用。燃料电池是氢气燃料电池，热电效率可达到60%以上。蒽醌法双氧水生产设备7生产出含量27.5%的双氧水，根据需要可以浓缩到含量50~90%。

生产的氢气用于燃料电池高效发电，生产的电力用于电化学反应器，在该反应器中电流的作用下，发生CO₂+H₂O→H₂O₂+CO的化学反应，生产出双氧水。副产一氧化碳进入中温变换反应塔与副产水反应，生产氢气回到氢气柜。另一种反应途径，氢气可以直接通过蒽醌法生产双氧水，生产的双氧水和炭黑用于固体燃料内燃机作为燃料和助燃剂。双氧水和炭黑是固体或液体产品，相对于天然气易于保存运输。固体燃料内燃机的应用具有分散性的特点，天然气裂解加工厂建设在加拿大等的天然气井附近，生产的炭黑和双氧水储存在储罐中，通过铁路、汽车、轮船运送到使用场所，作为汽车上固体燃料内燃机的燃料和助燃剂。