一种等离子强化电热甲烷蒸汽重整反应器

本技术属于电气化甲烷重整制氢，具体涉及一种等离子强化电热甲烷蒸汽重整反应器。

背景技术：

1、随着能源消耗的加剧，碳排放量过大对地球环境造成的已经造成了不可逆损失，为了尽量减小对环境的破坏，寻找新的替代能源已经成为当前的一个重要任务。氢作为现今最具有发展潜力的一种能源，来源广泛，几乎不产生污染，转化效率高，应用前景广泛。利用天然气制取氢气，相比于其他方式技术有成本低、效率高、技术成熟等优势，可以在一定程度上缓解我国能源危机，进一步促进我国能源利用结构的转变。

2、但是，现有的制氢反应过程中使用部分天然气燃烧提供反应吸热，造成额外碳排放的同时带来大量的排烟热损失。同时，燃烧加热难以保证各炉管受热均匀，会发生局部过热导致积碳等问题，甚至影响设备寿命，为设备安全运行带来隐患。

3、现有用于污染物的除去的等离子体反应器可以使反应物转化为活性基团，提升反应速率，但目前仍未有等离子体辅助加热的甲烷蒸汽重整相关技术提出，该专利中利用等离子体加热部分反应物可提高反应器中的反应速率。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种等离子强化电热甲烷蒸汽重整反应器，用于解决现常能源利用率低，以及反应过程中炉体积碳量多的技术问题。

2、本实用新型采用以下技术方案：

3、一种等离子强化电热甲烷蒸汽重整反应器，包括炉管，炉管的一端设置有等离子加热器，等离子加热器与炉管连接，能够电离得到天然气和水的等离子体，炉管内反应气体的流动方向与炉管的轴线方向平行，炉管内设置有加热电阻，炉管与加热电阻之间设置有催化剂。

4、具体的，等离子加热器包括内部开有中空腔体的阴极，腔体的下端设置有喷嘴，腔体内设置有阳极，阳极和阴极之间形成环形输送管道。

5、进一步的，阴极的上端一侧设置有接电座。

6、进一步的，阴极的上端一侧设置有气体入口。

7、具体的，炉管的一端通过入口连接入口管路，另一端通过出口连接出口管路，等离子加热器位于靠近入口的一端。

8、进一步的，入口处设置有接线柱，接线柱的一端连接加热电阻，另一端与外部电源相接。

9、具体的，加热电阻采用肋片方式布置。

10、具体的，等离子加热器沿炉管的轴线环绕设置，或采用纵向方式设置。

11、具体的，炉管的外侧设置有外壳。

12、进一步的，外壳与炉管之间设置有保温层。

13、与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

14、1、引入等离子加热器，正负离子作用下提高电热重整反应器中反应速率，进一步减小重整反应器体积，反应物吸热主要来源于电阻加热降低了等离子加热器规模与成本。

15、2、设有加热电阻，使整个炉内受热均匀，减小了因受热不均产生的大量积碳，同时为反应的进行提供了合适的温度，促进反应正向进行，保证反映的转化率。

16、综上所述，本实用新型能够避免局部高温的问题，促进反应转化率更高，提升反应速率，减少积碳量，以及反应过程中的能耗损失，实现高效的富氢合成气的制取。

17、下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种等离子强化电热甲烷蒸汽重整反应器，其特征在于，包括炉管(4)，炉管(4)的一端设置有等离子加热器(3)，等离子加热器(3)与炉管(4)连接，能够电离得到天然气和水的等离子体，炉管(4)内反应气体的流动方向与炉管(4)的轴线方向平行，炉管(4)内设置有加热电阻(5)，炉管(4)与加热电阻(5)之间设置有催化剂(6)。

2.根据权利要求1所述的等离子强化电热甲烷蒸汽重整反应器，其特征在于，等离子加热器(3)包括内部开有中空腔体的阴极(302)，腔体的下端设置有喷嘴(304)，腔体内设置有阳极(301)，阳极(301)和阴极(302)之间形成环形输送管道。

3.根据权利要求2所述的等离子强化电热甲烷蒸汽重整反应器，其特征在于，阴极(302)的上端一侧设置有接电座(305)。

4.根据权利要求2所述的等离子强化电热甲烷蒸汽重整反应器，其特征在于，阴极(302)的上端一侧设置有气体入口(303)。

5.根据权利要求1所述的等离子强化电热甲烷蒸汽重整反应器，其特征在于，炉管(4)的一端通过入口(1)连接入口管路，另一端通过出口(8)连接出口管路，等离子加热器(3)位于靠近入口(1)的一端。

6.根据权利要求5所述的等离子强化电热甲烷蒸汽重整反应器，其特征在于，入口(1)处设置有接线柱(2)，接线柱(2)的一端连接加热电阻(5)，另一端与外部电源相接。

7.根据权利要求1所述的等离子强化电热甲烷蒸汽重整反应器，其特征在于，加热电阻(5)采用肋片方式布置。

8.根据权利要求1所述的等离子强化电热甲烷蒸汽重整反应器，其特征在于，等离子加热器(3)沿炉管(4)的轴线环绕设置，或采用纵向方式设置。

9.根据权利要求1所述的等离子强化电热甲烷蒸汽重整反应器，其特征在于，炉管(4)的外侧设置有外壳(7)。

10.根据权利要求9所述的等离子强化电热甲烷蒸汽重整反应器，其特征在于，外壳(7)与炉管(4)之间设置有保温层(9)。

技术总结
本技术公开了一种等离子强化电热甲烷蒸汽重整反应器，由外向内依次包括外壳、炉管和加热电阻；炉管内布置催化剂；重整反应器轴线上靠近入口端处设置有等离子加热器；等离子加热器下设置有喷嘴，从两个不同方向为炉体通入反应物，通入的辅助反应物为炉内提供反应活性基团，使得主反应更加快速反应；炉内采用电加热的方式，在炉体内添加一层节能材料实现更高的生产效率；可避免局部高温等问题，促进反应转化率更高，促进反应速率的提升，减少积碳量，减少反应过程中能耗损失，实现高效的富氢合成气的制取。

技术研发人员：宋虎潮,王舒曼,马茜睿,冯景灏,席宇航,刘银河
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：20230509
技术公布日：2024/1/15