CN114684787A - 一种可缓冲裂解气的制氢装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可缓冲裂解气的制氢装置，包括顺序布置的调压舱室、缓冲舱室和反应舱室，调压舱室顶部设置有进气管，调压舱室下部依次设置有活塞、弹簧和气门塞，弹簧和气门塞相连，气门塞正对着缓冲舱室上方的进气口，缓冲舱室下方设置有旋转阀，在缓冲舱室外周设置有导气管。本发明还公开了一种可缓冲裂解气的制氢装置使用方法。本发明的可缓冲裂解气的制氢装置，能缓冲石油裂解气，使气体能够尽可能均匀地与水蒸气充分混合，随后进入制氢的反应装置中。同时能调节裂解油气进入制氢装置的速度，尽可能延长其反应的时间。并防止进入后续装置的反应物与产物有倒吸的可能。

Description

一种可缓冲裂解气的制氢装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种制氢装置及其使用方法，具体涉及一种可缓冲裂解气的制氢装置及其使用方法，属于热裂解化工技术领域。

背景技术

目前已经有部分用石油裂解气制氢的装置，但是现阶段石油裂解气制氢的研究仍有很多问题需要解决和改进：

一是尽可能减少减缓反应气体进入反应容器的速度，从而达到延长在反应容器内的反应时间；

二是现存工业中，此反应的加热方式一般采用壁面加热。为保证反应的充分进行，必须要使反应气体在加热炉内存在一定时间；

三是要保证后续气体反应物和产物不会倒流至之前的装置中。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种简单有效的可缓冲裂解气的制氢装置，实现对上游产生的石油裂解其的缓冲、预混合以及发生化学反应产生氢气三个步骤。

本发明具体是这样实现的：

一种可缓冲裂解气的制氢装置，包括顺序布置的调压舱室、缓冲舱室和反应舱室，调压舱室顶部设置有进气管，调压舱室下部依次设置有活塞、弹簧和气门塞，活塞将调压舱室分成密闭的上下两部分，进气管的进气直接通入活塞下部分的调压舱室内，弹簧和气门塞相连，气门塞正对着缓冲舱室上方的进气口，缓冲舱室下方设置有旋转阀，在缓冲舱室外周设置有导气管。

更进一步的方案是：

所述气门塞的数量与进气口的数量相同。

更进一步的方案是：

所述气门塞的数量为2-4个。

更进一步的方案是：

所述导气管的数量为不少于6个。

更进一步的方案是：

所述导气管的进气方向向上倾斜。

更进一步的方案是：

所述旋转阀的数量为不少于2个。

本发明还提供了一种可缓冲裂解气的制氢装置使用方法，包括：

足量气体通过调压舱室的进气管进入调压舱室下部分，调压舱室下部分压强增大，顶起活塞、弹簧和气门塞，短时间内气体从调压舱室涌入到缓冲舱室，调压舱室下部分压强下降，气门塞下移重新堵住进气口；

气体进入缓冲舱室时，水蒸气通过导气管也进入缓冲舱室，和从调压舱室进入的气体充分混合，随着水蒸气的不断涌入，缓冲舱室会将混合气体通过旋转阀压入反应舱室，完成制氢反应。

本发明的可缓冲裂解气的制氢装置，简单易行，能缓冲石油裂解气，使气体能够尽可能均匀地与水蒸气充分混合，随后进入制氢的反应装置中。同时能调节裂解油气进入制氢装置的速度，尽可能延长其反应的时间。并防止进入后续装置的反应物与产物有倒吸的可能。此装置事先预混合反应气体，从而减小气体完全反应所需要的时间。对部分未发生反应的反应物进行回收，提高利用率。

附图说明

图1为本发明一个实施例的可缓冲裂解气的制氢装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例一

如附图1所示，本实施例提供了一种可缓冲裂解气的制氢装置，包括顺序布置的调压舱室1、缓冲舱室6和反应舱室8，调压舱室顶部设置有进气管10，调压舱室下部依次设置有活塞2、弹簧3和气门塞4，活塞2将调压舱室分成密闭的上下两部分，进气管的进气直接通入活塞下部分的调压舱室内，弹簧3和气门塞4相连，气门塞4正对着缓冲舱室上方的进气口5，缓冲舱室下方设置有旋转阀9，在缓冲舱室外周设置有导气管7。

其中，气门塞的数量与进气口的数量相同，一般为2-4个。

而导气管的数量为不少于6个，并且导气管的进气方向向上倾斜。

旋转阀的数量为不少于2个。

本实施例提供的设计了可缓冲裂解气的制氢装置，基于活塞-弹簧机构，自调节上游裂解气达到反应室的物理状态，解决裂解气不均匀，流速不稳定，压强忽变等缺点。该装置整体结构紧凑，可改造性强，且适用于多种化学反应中的末尾反应，例如可应用于汽车排气系统中尾气净化过程的化学催化反应。

实施例二

本实施例提供了一种可缓冲裂解气的制氢装置使用方法，包括：

正常情况下，活塞带动弹簧和气门塞堵住进气口，当足量气体从进气管10进入调压舱室1的下部分后，压强增大，顶起活塞2、弹簧3和气门塞4，很短时间内，由于气体的涌出，调压舱室1下部分的压强下降，从而导致气门塞4下移，重新堵住进气口5。此过程中，石油裂解气以相等的近似相等压强和速率进入下一舱室内。每次气门塞开启时，进入的石油裂解气的量近似相等。由于调压舱室1内气压较大，下层气体不会倒吸到上层。

本装置中，水蒸气在通过导气管7进入充满缓冲舱室6中。导气管7的进气方向与石油裂解气成一定夹角，能有效减缓石油裂解气的速度，并有利于石油裂解其和水蒸气的充分混合。水蒸气持续不断的通入缓冲舱室6中会将混合气体压入反应舱室8中，在进入反应舱室8的进气口均布置有六个旋转阀9，能进一步调节降低气体流动的速度。

在反应舱室8中，流速压强等物理状态稳定的裂解油气充分地与水蒸气均匀混合，在壁面的高温诱导下，发生机理如下的反应：

C+H₂O→CO₂+CO+H₂

由于此前的装置使得混合气体的速率已经足够慢，可以最大程度地减小反应舱室8的体积，尽可能地避免材料地浪费和能量的损失。在反应结束后，所有气体将通过水冷的方式冷却至100摄氏度以下，使得反应中的水蒸气重新凝结成水，进行二次利用，同时气体的高温可作为产生水蒸气的部分热源，达到节能的作用。

尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (7)

1.一种可缓冲裂解气的制氢装置，其特征在于：包括顺序布置的调压舱室、缓冲舱室和反应舱室，调压舱室顶部设置有进气管，调压舱室下部依次设置有活塞、弹簧和气门塞，活塞将调压舱室分成密闭的上下两部分，进气管的进气直接通入活塞下部分的调压舱室内，弹簧和气门塞相连，气门塞正对着缓冲舱室上方的进气口，缓冲舱室下方设置有旋转阀，在缓冲舱室外周设置有导气管。

2.根据权利要求1所述可缓冲裂解气的制氢装置，其特征在于：

所述气门塞的数量与进气口的数量相同。

3.根据权利要求1或2所述可缓冲裂解气的制氢装置，其特征在于：

所述气门塞的数量为2-4个。

4.根据权利要求1所述可缓冲裂解气的制氢装置，其特征在于：

所述导气管的数量为不少于6个。

5.根据权利要求1或4所述可缓冲裂解气的制氢装置，其特征在于：

所述导气管的进气方向向上倾斜。

6.根据权利要求1所述可缓冲裂解气的制氢装置，其特征在于：

所述旋转阀的数量为不少于2个。

7.一种可缓冲裂解气的制氢装置使用方法，其特征在于包括：

足量气体通过调压舱室的进气管进入调压舱室下部分，调压舱室下部分压强增大，顶起活塞、弹簧和气门塞，短时间内气体从调压舱室涌入到缓冲舱室，调压舱室下部分压强下降，气门塞下移重新堵住进气口；

气体进入缓冲舱室时，水蒸气通过导气管也进入缓冲舱室，和从调压舱室进入的气体充分混合，随着水蒸气的不断涌入，缓冲舱室会将混合气体通过旋转阀压入反应舱室，完成制氢反应。

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