[发明专利]一种耦合太阳能聚光催化及储能的连续流转化系统

说明书

本发明涉及一种耦合太阳能聚光催化及储能的连续流转化系统，包括反应器、储热罐、电加热装置和气体分离装置。该系统利用太阳能并将其转化为热能和光能，一部分用以加热反应器，以提供多种气固相光热催化反应所需的能量和高温条件，另一部分用以储存，在无光的条件共计反应器实现热催化。本发明通过对反应系统的设计与制造，提供了一种耦合太阳能聚光催化及储能的连续流转化系统，实现了太阳能的能流与物流匹配的利用。

技术领域

本发明涉及太阳能利用技术领域，特别涉及一种耦合太阳能聚光催化及储能的连续流转化系统。

背景技术

太阳能具有清洁、取之不尽用之不竭等特点，但是存在时间分布不均问题，太阳能基本无法用于稳定的光热催化。

甲烷作为天然气和可燃冰的主要成分，在地球上的储量巨大并有望取代化石燃料成为较清洁的能源，同时基于甲烷合成的高附加值产物也在化工上具有重要地位，例如：乙烯、甲硫醇、合成气等。而目前利用太阳能进行催化的材料大多为氧化铈和氧化锌，催化反应多为甲烷热催化制取合成气，温度大多高于700摄氏度，但催化甲烷制取其他高附加值产物的催化剂多种多样，反应所需条件也多为光催化或光热催化，700摄氏度的高温可能会造成催化材料的烧结。如果能开发一种新的反应器，该反应器可以有效控制反应器的温度，使之可以应用于多种甲烷催化反应，同时将多余的太阳能转化为热能再次加以利用，将太阳能光热化学储能与太阳能生热进行有机结合，会对太阳能光热利用领域带来巨大变化。

在我国西北地区，太阳能资源丰富，因此，如果能够开发出一种新的反应器，该反应器可以将甲烷高附加值利用与太阳能光热催化进行有机的结合，会对太阳能光热领域带来巨大变化。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种耦合太阳能聚光催化及储能的连续流转化系统，将甲烷高附加值利用与太阳能光热催化相结合，能够实现对太阳能进行平稳持续的利用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种耦合太阳能聚光催化及储能的连续流转化系统，其特征在于，包括:

a)可进行吸收热量和反应的反应器1，该反应器可以收集太阳能和由太阳能产生的热量，从而供给甲烷二氧化碳转化的进行；

b)一个储能系统,该系统包括储热罐2,由反应器系统中由太阳能产生的多余的能量将熔融金属加热并重新为无光条件下的反应器提供反应热﹔

c)一个补偿系统,该系统包括电加热系统3，用于补偿储能系统中流失的热量，通过精确测温并控制加热熔融金属，使熔融金属可以恒定温度流入反应器1内部进行反应；

d)一个气体分离系统，由氢气分离器15和一氧化碳分离器16组成,该系统可以将流出的气体经双管式套管分离，收集所需要的化工产品﹔

反应器1配有符合尺寸的石英管，石英管内可以装载或更换固体颗粒催化剂固定床，工作温度为550℃-650℃。

石英管的气体入口13与二氧化碳和甲烷气瓶连通，气瓶通过分压阀控制反应系统内总压强小于0.1Mpa。

反应器内部有传热介质水道，由反应器的侧面进出，在反应器中部环绕，进出口有配合尺寸的水头螺纹。

反应器1对应位置设置有用于将太阳光聚焦于反应器1上的太阳能聚光装置。

储能系统包括储热罐、液态金属、储热罐出口AB、保温外壳、冷却风扇和双向高温泵。

液态金属中有大量陶瓷颗粒8，以提高液态金属的储热能力，降低热损失和减少体积的作用。

储热罐2与保温外壳9间有冷却风道7，可使冷却风扇10可以将储热罐多余热量传出；储热罐顶部有相应规格的遮雨罩。

所述储热罐出口有滤网11以过滤陶瓷颗粒；