[发明专利]一种利用液态金属裂解天然气制氢的系统、方法

说明书

本发明公开了一种利用液态金属裂解天然气制氢的系统，包括液态金属熔融罐、液态金属裂解反应器、分离器。本发明还公开了一种利用液态金属裂解天然气制氢的方法，包括：(1)将液态金属、天然气在催化剂的作用下裂解，分离出氢气、裂解气；(2)将裂解气进行间壁换热、除尘后降温，进行气固分离得到炭黑，将分离出炭黑后的裂解气冷凝，再次分离出氢气、烃类气体。本发明利用液态金属裂解天然气制氢的系统、方法不仅能制得氢气，还能制得优质的炭黑，降低了生产成本。

技术领域

本发明涉及氢气制备技术领域，具体涉及一种利用液态金属裂解天然气制氢的系统、方法。

背景技术

随着全球变暖的加剧，碳排放逐年增加将会影响到人类的生存环境，为了人类长期的生存环境，必须控制碳排放，因此氢能被认为是最理想的新能源，它具有燃烧性能好、无毒、利用率高、运输方便等特点，是取代传统能源的一个很有发展前景的清洁能源。目前国内的主要能源结构主要是以煤、石油、天然气组成，而96％的氢也是以煤、石油和天然气等化石资源制取的，其中采用天然气制氢是最合理和经济的。

在天然气制氢技术中，主要有热等离子体热裂解、太阳能热裂解、天然气催化裂解，但目前技术相对不成熟，产率、安全性低。其中工业上采用的热等离子热裂解制氢技术主要是采用非转移弧等离子炬，以天然气作为工质气体，其主要缺点为电弧寿命短，不能长时间工作；太阳能热裂解制氢主要是利用太阳能高温分解水制氢，反应操作温度在2000℃左右，分解后的高温气体产物存在接触爆炸的危险；而天然气催化裂解技术有部分氧化法和蒸汽转化法，其中，部分氧化法需要使用纯氧作为氧化剂，成本极高，目前已较少使用，蒸汽转化法包括氨的合成，二氧化碳排放量大，转化后得到的合成气中还含有CO杂质，会毒化合成氨催化剂，需要在进入合成反应器前去除，增加了生产成本，且氨的合成是可逆的，单程转化率较低，氢气产率不高，只能达到80％左右。

可见，天然气制氢也并未能在众多制氢工艺中脱颖而出，若能开发出一种氢气产率高、经济环保的天然气制氢的系统和方法，将能够极大的满足人们对新能源的使用需求，提升氢源的市场竞争力，从而推广发展。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种利用液态金属裂解天然气制氢的系统，不仅能够获得高产率的氢气，还能得到优质的炭黑。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：

提供了一种利用液态金属裂解天然气制氢的系统，包括液态金属熔融罐、液态金属裂解反应器、分离器；

所述液态金属裂解反应器内设置有承载液态金属的均布结构，且液态金属裂解反应器上设置有天然气进口和裂解气出口，裂解气出口与分离器连接，分离器上设有炭黑排出口；

所述液态金属熔融罐上设置有与液态金属裂解反应器连接的溢流口。

所述液态金属熔融罐与液态金属裂解反应器之间连接有电磁泵。

进一步地，所述液态金属熔融罐的外部设置有电磁加热器；

所述电磁加热器的加热方式包括中频电磁加热、高频电磁加热；

进一步地，所述中频电磁加热的频率为400H_Z～10KH_Z；

所述高频电磁加热的频率为10KHz～40KH_Z。

所述液态金属裂解反应器的温度为700～1400℃。

进一步地，所述均布结构上具有方格和/或圆孔。

方格的尺寸为20～100mm×20～100mm；圆孔的直径为10～120mm；

所述均布结构的材质为高温陶瓷。

进一步地，所述分离器包括多个并联设置的旋风冷却器；