【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及甲烷制氢的，尤其涉及一种等离子体反应裂解甲烷制氢工艺。
技术介绍
1、氢气作为一种极具潜力的高效、清洁的可再生能源，正逐渐在多个领域展现出其不可替代的优势；其独特的能量密度大、燃烧热值高以及燃烧效率近乎完美的特性，使得氢能在能源转型和可持续发展战略中占据重要地位；氢气独特的优势不仅体现在高发热量上，更在于其使用过程中几乎不产生任何有害物质，仅释放出水分子作为副产品；氢能的可大规模生产特性为其广泛应用提供了坚实基础。
2、现有的甲烷制氢工艺包括:甲烷的蒸汽重整制氢、部分氧化制氢和自热重整制氢等技术，这些技术耗能高，且制氢过程中会产生大量co气体，需要经过变换反应和脱除二氧化碳等后续步骤才能得到高纯度的氢气，不符合节能减排的需求。
3、同时，甲烷实际的转化效率和选择性可能受到多种因素的影响。在高温下，催化剂表面容易形成碳沉积和其他副产物，可能会导致催化剂结垢和失活，不仅降低了催化剂的使用寿命，还增加了更换催化剂的频率和成本。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种等离子体反应裂解甲烷制氢工艺来解决制氢效率低和过程繁琐的问题。
2、基于
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提出了一种等离子体反应裂解甲烷制氢工艺，包括混合系统、等离子电离系统、氢气分离系统和乙炔回收系统，混合系统用于将含有甲烷的原料气体混合，经过等离子电离系统电离形成含有氢气和乙炔的混合气体，经过乙炔回收系统分离乙炔后再经过氢气分离系统分离出氢气，再循环至混
3、优选地，混合系统包括产生甲烷气体的原料气系统和产生氮气的载气系统，原料气系统和氮气系统连接同一个压缩机进行气体混合。
4、优选地，等离子电离系统包括加热器、等离子反应器、冷却室、旋风分离器和布袋除尘器，压缩机所产生的第一混合气体依次经过加热器加热处理，在经过等离子反应器电离产生包含氢气、乙炔的第二混合气体，第二混合气体经过冷却室冷却后再经过旋风分离器和布袋除尘器过滤颗粒形成第三混合气体。
5、优选地，颗粒为炭黑，等离子反应中还会产生炭黑。
6、优选地，等离子电离系统还包括炭黑收集装置，炭黑收集装置可对等离子反应器、冷却室、旋风分离器和布袋除尘器进行炭黑回收。
7、优选地，乙炔回收系统包括乙炔吸收塔、过滤器和乙炔再生塔，第三混合气体经过乙炔吸收塔吸收乙炔产生第四混合气体和富液，富液经过过滤器去除炭黑，再经过乙炔再生塔精馏出乙炔和贫液，贫液循环至乙炔吸收塔内吸收新的第三混合气体，第四混合气体则进入至氢气分离系统。
8、优选地，冷却室与乙炔再生塔之间通过热回收装置实现换热。
9、优选地，过滤器与炭黑收集装置之间通过烘干器连接。
10、优选地，氢气分离系统包括第三冷却器、第二分离器、psa吸附塔、脱液器，第四混合气体经过第三冷却器冷却再经过第二分离器分离后，经过psa吸附塔提纯出氢气，再经过脱水后回流至压缩机内进行循环混合。
11、相较于现有技术，本专利技术提出的一种等离子体反应裂解甲烷制氢工艺采用上述技术方案，达到了如下技术效果：
12、本专利技术上述整体方案中，等离子体转化甲烷制氢的反应效率高、所需温度低、装置体积小、启动快；使用脉冲火花放电裂解甲烷，甲烷有着较高的化学活性，对氢气有着更高的选择性；其所带来的产物是炭黑，使工艺过程性相对简洁，同时炭黑还能够进行回收利用，减少有害排放。
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1.一种等离子体反应裂解甲烷制氢工艺，其特征在于，包括混合系统(100)、等离子电离系统(200)、氢气分离系统(300)和乙炔回收系统(400)，所述混合系统(100)用于将含有甲烷的原料气体混合，经过等离子电离系统(200)电离形成含有氢气和乙炔的混合气体，经过乙炔回收系统(400)分离乙炔后再经过氢气分离系统(300)分离出氢气，再循环至混合系统(100)。
2.根据权利要求1所述的等离子体反应裂解甲烷制氢工艺，其特征在于，所述混合系统(100)包括产生甲烷气体的原料气系统(1)和产生氮气的载气系统(2)，所述原料气系统(1)和氮气系统连接同一个压缩机(3)进行气体混合。
3.根据权利要求1所述的等离子体反应裂解甲烷制氢工艺，其特征在于，所述等离子电离系统(200)包括加热器(4)、等离子反应器(5)、冷却室(6)、旋风分离器(7)和布袋除尘器(8)，压缩机(3)所产生的第一混合气体依次经过加热器(4)加热处理，在经过等离子反应器(5)电离产生包含氢气、乙炔的第二混合气体，第二混合气体经过冷却室(6)冷却后再经过旋风分离器(7)和布袋除尘器(8)过滤
4.根据权利要求3所述的等离子体反应裂解甲烷制氢工艺，其特征在于，所述颗粒为炭黑，等离子反应中还会产生炭黑。
5.根据权利要求3所述的等离子体反应裂解甲烷制氢工艺，其特征在于，所述等离子电离系统(200)还包括炭黑收集装置(9)，所述炭黑收集装置(9)可对等离子反应器(5)、冷却室(6)、旋风分离器(7)和布袋除尘器(8)进行炭黑回收。
6.根据权利要求5所述的等离子体反应裂解甲烷制氢工艺，其特征在于，所述乙炔回收系统(400)包括乙炔吸收塔(10)、过滤器(11)和乙炔再生塔(12)，所述第三混合气体经过乙炔吸收塔(10)吸收乙炔产生第四混合气体和富液，富液经过过滤器(11)去除炭黑，再经过乙炔再生塔(12)精馏出乙炔和贫液，贫液通过第二冷却器(13)冷却后循环至乙炔吸收塔(10)内吸收新的第三混合气体，第四混合气体则进入至氢气分离系统(300)。
7.根据权利要求5所述的等离子体反应裂解甲烷制氢工艺，其特征在于，所述冷却室(6)与乙炔再生塔(12)之间通过热回收装置(19)实现换热。
8.根据权利要求6所述的等离子体反应裂解甲烷制氢工艺，其特征在于，所述过滤器(11)与炭黑收集装置(9)之间通过烘干器(18)连接。
9.根据权利要求6所述的等离子体反应裂解甲烷制氢工艺，其特征在于，所述氢气分离系统(300)包括第三冷却器(14)、第二分离器(15)、PSA吸附塔(16)、脱液器(17)，第四混合气体经过第三冷却器(14)冷却再经过第二分离器(15)分离后，经过PSA吸附塔(16)提纯出氢气，再经过脱水后回流至压缩机(3)内进行循环混合。
...【技术特征摘要】
1.一种等离子体反应裂解甲烷制氢工艺，其特征在于，包括混合系统(100)、等离子电离系统(200)、氢气分离系统(300)和乙炔回收系统(400)，所述混合系统(100)用于将含有甲烷的原料气体混合，经过等离子电离系统(200)电离形成含有氢气和乙炔的混合气体，经过乙炔回收系统(400)分离乙炔后再经过氢气分离系统(300)分离出氢气，再循环至混合系统(100)。
2.根据权利要求1所述的等离子体反应裂解甲烷制氢工艺，其特征在于，所述混合系统(100)包括产生甲烷气体的原料气系统(1)和产生氮气的载气系统(2)，所述原料气系统(1)和氮气系统连接同一个压缩机(3)进行气体混合。
3.根据权利要求1所述的等离子体反应裂解甲烷制氢工艺，其特征在于，所述等离子电离系统(200)包括加热器(4)、等离子反应器(5)、冷却室(6)、旋风分离器(7)和布袋除尘器(8)，压缩机(3)所产生的第一混合气体依次经过加热器(4)加热处理，在经过等离子反应器(5)电离产生包含氢气、乙炔的第二混合气体，第二混合气体经过冷却室(6)冷却后再经过旋风分离器(7)和布袋除尘器(8)过滤颗粒形成第三混合气体。
4.根据权利要求3所述的等离子体反应裂解甲烷制氢工艺，其特征在于，所述颗粒为炭黑，等离子反应中还会产生炭黑。
5.根据权利要求3所述的等离子体反应裂解甲烷制氢工艺，其特征在于，所述等离...
【专利技术属性】
技术研发人员：张留瑜，薛永攀，胡飞，郑江，齐发，
申请(专利权)人：合肥万豪能源设备有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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