[实用新型]一种烃类有机物脱碳工艺设备

说明书

本实用新型提供了一种烃类有机物脱碳工艺设备，包括裂解炉、碳素捕捉装置、热回收装置和变压吸附氢气纯化装置，裂解炉内设有电弧发生器，电弧发生器在直流电源作用下产生高温电弧将载体气电离，烃类有机物在高温电弧及还原气氛下裂解，生成氢气、小分子烃类气体及含碳的混合物；碳素捕捉装置：用于将混合物中的碳分离出，并进行收集；热回收装置：将高温的氢气和小分子烃类气体中的热量回收。本发明结构简单、设计巧妙，有效的提高了能源的回收利用，降低了能源的损耗，提高了氢气制备的纯度和对碳素的收集效果，同时扩大了对烃类物质裂解的范围，提高了氢气制备的安全性，便于大批量生产。

技术领域

本实用新型涉及制氢技术领域，特别是一种烃类有机物脱碳工艺设备。

背景技术

氢能作为一种清洁、高效、可持续的能源，氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源。氢能是“能源解决方案的尖刀”，在全球向低碳经济过渡中发挥着关键作用。传统的天然气蒸汽转化法或部分氧化法制氢技术，在制得氢气的同时，要伴随着大量的二氧化碳的排放。这不仅造成能源的浪费，更重要的是二氧化碳是“温室气体”，其对全球气候的负面影响，已引起了国际社会的普遍关注。因此碳氧化合物排放制氢技术是氢能源发展的关键技术。

目前利用水解法、生物法、太阳能法或其它一些可再生资源进行氢气的清洁生产方面的研究开发工作已取得许多重大进展，但由于技术或经济上的原因，很难实现大规模制氢。

公开号为CN1398780A公开了一种裂解烃类生产碳黑和氢气的方法和装置，通入氩气，向两级施加直流电，高频引弧将气体击穿，使气体持续放电，形成高温等离子体射流；通入原料烃，在无氧环境下将其与高温等离子体射流混合，原料烃即被电离、分解，转化成碳黑、氢气及其它微量烃类产物。但是上述方法和设备在使用过程中能源浪费严重，同时氢气回收纯度不高，因此是目前急需解决的问题。

发明内容

本实用新型的目的是，克服现有技术的上述不足，而提供便于能源的节约和回收，提高氢气生产纯度，使用寿命高的烃类有机物脱碳工艺设备。

本实用新型的技术方案是：一种烃类有机物脱碳工艺设备，包括裂解炉、碳素捕捉装置、热回收装置和变压吸附氢气纯化装置，所述裂解炉内设有电弧发生器，电弧发生器在直流电源作用下产生高温电弧将载体气电离，烃类有机物在高温电弧及还原气氛下裂解，生成氢气、小分子烃类气体及含碳的混合物；

碳素捕捉装置：用于将混合物中的碳分离出，并进行收集；

热回收装置：将高温的氢气和小分子烃类气体中的热量回收；

变压吸附氢气纯化装置：用于将回收热量后的氢气和小分子烃类气体中的氢气分离提纯，制备出高纯氢气，分离出的小分子烃类气体循环返回到裂解炉中继续进行反应。

本发明的优点在于，通过高温电弧将烃类物质在还原气氛下裂解，生成氢气、小分子烃类气体及含碳的混合物，因此裂解后混合物的温度比较高，同时对其中的产物进行分离和收集，为降低能源的损耗和浪费，通过热回收装置将氢气和小分子烃类气体携带的高温进行热交换，提高对能源的收集，降低能源的浪费，同时提高氢气纯化的安全性，避免温度过高、气体压力过强而泄露接触氧气发生燃烧爆炸，有效的提高了能源的回收，同时提高了生产氢气的安全性。

进一步，所述电弧发生器上设有一对电极为正极和负极，在高压电的作用下正极和负极之间形成电弧产生5000℃以上的高温区，负极或者正极处提供载体气，载体气在高温区电离。

进一步，所述电弧发生器设置两个或两个以上。优选地，电弧发生器设置2-5个，便于提高对烃类物质的裂解效率；更优地，电弧发生器设置2、3或4个，具体的可以根据产能的需要和设备的要求进行选择。

进一步，所述碳素捕捉装置内设有旋风式气流通道和静电捕捉器，静电捕捉器安装在旋风式气流通道内。

进一步，所述静电捕捉器包括若干捕捉板拼装而成，呈蜂窝状结构或者格栅结构。