脈沖進氣協同排碳控制系統的制作方法

本發明涉及天然氣裂解制氫，具體是指一種脈沖進氣協同排碳控制系統。

背景技術：

1、目前制氫技術主要利用化石燃料(如煤、天然氣)制取氫氣。具體方法包括煤氣化制氫、甲烷重整(蒸汽重整和自熱重整)制氫、石腦油重整制氫、工業副產氣制氫等。這些方法制取的氫氣被稱為“灰氫”，其制備過程存在環境污染和二氧化碳排放問題。新型制氫技術主要包括可再生能源制氫、熱化學制氫、核能制氫和生物制氫等。其中，可再生能源制氫是利用太陽能、風能等可再生能源通過電解水或光合作用等方式制取氫氣，這種方法生產的氫氣被稱為“綠氫”，具有零碳排放的優點但所需能耗高，成本高。故現下急需一種二氧化碳排放低、成本低的制氫方法。

2、甲烷裂解制氫技術是一種通過將甲烷氣體在高溫下分解為氫氣和固體碳的過程。甲烷裂解制氫相對于傳統的氫氣生產方式具有許多優點。首先，它的產氫效率高達95％以上，遠高于其他氫氣生產方式。其次，甲烷裂解制氫能夠避免二氧化碳等有害氣體的排放，具有明顯的環保優勢。

3、例如公告號為cn112938895a的中國發明專利申請公開了一種利用液態金屬裂解天然氣制氫的系統，包括液態金屬熔融罐、液態金屬裂解反應器、分離器。本發明還公開了一種利用液態金屬裂解天然氣制氫的方法，包括：(1)將液態金屬、天然氣在催化劑的作用下裂解，分離出氫氣、裂解氣；(2)將裂解氣進行間壁換熱、除塵后降溫，進行氣固分離得到炭黑，將分離出炭黑后的裂解氣冷凝，再次分離出氫氣、烴類氣體。本發明利用液態金屬裂解天然氣制氫的系統、方法不僅能制得氫氣，還能制得優質的炭黑，降低了生產成本。

4、上述專利申請所提供的技術方案雖然可以實現無污染制氫，但在氫氣制作過程中，裂解反應產生的氫氣+碳材料，在裂解爐內堆積，無法正常排出，導致氫氣產量降低，出現碳材料過多堆積的問題，同時還會堵塞進料管道。

技術實現思路

1、本發明要解決上述技術問題，提供一種脈沖進氣協同排碳控制系統。

2、為解決上述技術問題，本發明提供的技術方案為：

3、一種脈沖進氣協同排碳控制系統，包括裂解爐，

4、所述的裂解爐內存儲有液態金屬；

5、所述的裂解爐的底部設有多組的進氣單元，所述的進氣單元把天然氣或氫氣輸送至裂解爐底部與液態金屬中裂解為氫氣和碳材料；

6、所述的裂解爐的上端安裝有多組的吹掃單元；

7、所述的裂解爐上安裝有控制進氣單元和吹掃單元的處理單元，所述的處理單元包括通電單元和控制單元。

8、優選地，所述的碳材料為碳黑、石墨或石墨烯。

9、優選地，所述的裂解爐上開設有用于排出氫氣和碳材料的排出口。

10、優選地，所述的裂解爐上開設有用于添加液態金屬的金屬加料口。

11、優選地，所述裂解爐底部開設有用于排出排出液態金屬的排液口。

12、優選地，多組所述的進氣單元均包括氫氣管道、氮氣管道和天然氣管道，所述的氫氣管道、氮氣管道和天然氣管道的一端共用連通管，所述的氫氣管道、天然氣管道、連通管和氮氣管道均安裝有壓力表一、壓力表二、壓力表三和壓力表五，所述的氫氣管道、天然氣管道和氮氣管道均安裝有電磁閥一、電磁閥二和電磁閥四，所述壓力表三超出預設值則給控制單元輸送信號。

13、優選地，多組所述的吹掃單元均包括氫氣吹掃管道和裂解爐上的吹掃管，所述的氫氣吹掃管道把氫氣通過吹掃管輸送至裂解爐內，所述的氫氣吹掃管道上安裝有壓力表四和電磁閥三。

14、優選地，所述的吹掃管的出口傾斜向下設置。

15、優選地，所述的通電單元包括連接裂解爐底部的第一電極和多組設置在裂解爐上端內側的第二電極，當所述碳材料與第二電極形成電信號回路，通電單元檢測到信號。

16、優選地，所述的控制單元的控制方式如下列中的一項或者多項組合；

17、4)、所述控制單元控制多組的電磁閥二開；電磁閥一關閉；

18、5)、所述控制單元接收壓力表三的信號，控制多組的電磁閥一開啟并關閉，時間為-s，電磁閥二關閉；

19、6)、所述控制單元接收到通電單元的信號，則開啟電磁閥三。

20、采用以上結構后，本發明具有如下優點：

21、1、本發明的天然氣經裂解爐底部進入，若壓力表三檢測壓力超過設定范圍，處理單元打開氫氣管道的電磁閥一，關閉天然氣管道的電磁閥二，通入高壓，大流量氫氣，如此脈沖式反復通入多次，形成脈沖沖擊，同時氫氣可與堵塞的碳反應生成甲烷，可實現快速通堵。

22、2、當液態金屬表面堆積過多的碳材料時，碳材料與電極形成電信號回路，通電單元把信號傳輸值控制單元，打開氫氣吹掃管道的電磁閥三，通入氫氣，吹掃堆積的碳材料，碳材料在強氣流的作用下，會形成揚塵，與氣流一同從排出口排出，避免碳材料過多堆積的問題。

23、上述概述僅僅是為了說明書的目的，并不意圖以任何方式進行限制。除上述描述的示意性的方面、實施方式和特征之外，通過參考附圖和以下的詳細描述，本發明進一步的方面、實施方式和特征將會是容易明白的。

技術特征：

1.一種脈沖進氣協同排碳控制系統，其特征在于，包括裂解爐(1)，

2.根據權利要求1所述的脈沖進氣協同排碳控制系統，其特征在于：所述的碳材料為碳黑、石墨或石墨烯。

3.根據權利要求1所述的脈沖進氣協同排碳控制系統，其特征在于：所述的裂解爐(1)上開設有用于排出氫氣和碳材料的排出口(12)。

4.根據權利要求1所述的脈沖進氣協同排碳控制系統，其特征在于：所述的裂解爐(1)上開設有用于添加液態金屬(5)的金屬加料口(6)。

5.根據權利要求1所述的脈沖進氣協同排碳控制系統，其特征在于：所述裂解爐(1)底部開設有用于排出液態金屬(5)的排液口(7)。

6.根據權利要求1所述的脈沖進氣協同排碳控制系統，其特征在于：多組所述的進氣單元(2)均包括氫氣管道(201)、氮氣管道(13)和天然氣管道(202)，所述的氫氣管道(201)、氮氣管道(13)和天然氣管道(202)的一端共用連通管(203)，所述的氫氣管道(201)、天然氣管道(202)、連通管(203)和氮氣管道(13)均安裝有壓力表一(204)、壓力表二(205)、壓力表三(206)和壓力表五(14)，所述的氫氣管道(201)、天然氣管道(202)和氮氣管道(13)均安裝有電磁閥一(8)、電磁閥二(9)和電磁閥四(15)，所述壓力表三(206)超出預設值則給控制單元(11)輸送信號。

7.根據權利要求6所述的脈沖進氣協同排碳控制系統，其特征在于：多組所述的吹掃單元(3)均包括氫氣吹掃管道(301)和裂解爐(1)上的吹掃管(302)，所述的氫氣吹掃管道(301)把氫氣通過吹掃管(302)輸送至裂解爐(1)內，所述的氫氣吹掃管道(301)上安裝有壓力表四(303)和電磁閥三(304)。

8.根據權利要求7所述的脈沖進氣協同排碳控制系統，其特征在于：所述的吹掃管(302)的出口傾斜向下設置。

9.根據權利要求7所述的脈沖進氣協同排碳控制系統，其特征在于：所述的通電單元(401)包括連接裂解爐(1)底部的第一電極(402)和多組設置在裂解爐(1)上端內側的第二電極(403)，當所述碳材料與第二電極(403)形成電信號回路，通電單元(401)檢測到信號。

10.根據權利要求9所述的脈沖進氣協同排碳控制系統，其特征在于：所述的控制單元(11)的控制方式如下列中的一項或者多項組合；

技術總結
本發明涉及一種脈沖進氣協同排碳控制系統，屬于天然氣裂解制氫技術領域，包括裂解爐，所述的裂解爐內存儲有液態金屬，所述的裂解爐的底部設有多組的進氣單元，所述的裂解爐的上端安裝有多組的吹掃單元，所述的裂解爐上安裝有控制進氣單元和吹掃單元的處理單元，所述的處理單元包括通電單元和控制單元。采用以上結構后，本發明具有如下優點：本發明的天然氣經裂解爐底部進入，若壓力表三檢測壓力超過設定范圍，處理單元打開氫氣管道的電磁閥一，關閉天然氣管道的電磁閥二，通入高壓，大流量氫氣，如此脈沖式反復通入多次，形成脈沖沖擊，同時氫氣可與堵塞的碳反應生成甲烷，可實現脈沖+化學反應協同通堵。

技術研發人員：陳波,陳建軍
受保護的技術使用者：成都達信成科技有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/9/9