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专利号: 2024119554972
申请人: 西安石油大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.天然气中硫化氢的微波分解与氢富集一体化设备,其特征在于,包括反应发生装置(1)、天然气输送管道(2)、钯管(4)、氢气储罐(10)和微波发生器(11);所述天然气输送管道(2)的输入端输入天然气,所述天然气输送管道(2)的输出端与反应发生装置(1)的天然气入口连接,所述反应发生装置(1)的微波入口与微波发生器(11)的输出端连接,所述反应发生装置(1)的输出端与钯管(4)的输入端连接,所述钯管(4)的输出端与氢气储罐(10)的输入端连接;

所述反应发生装置(1)的内部包括天然气输入区、微波反应区、冷却区,所述天然气输入区、微波反应区和冷却区依次相接,所述反应发生装置(1)的内部设置第一折流挡板(3)、第二折流挡板(5)、第三折流挡板(7)、第二风扇(9)、第一风扇(6)和喷淋管头(8);所述第一折流挡板(3)在天然气输入区设置,所述第二折流挡板(5)和第二风扇(9)在微波反应区设置,所述第二折流挡板(5)和第二风扇(9)均设置若干个,若干个第二折流挡板(5)与若干个第二风扇(9)之间交错排布;所述第一风扇(6)和喷淋管头(8)在冷却区设置,所述喷淋管头(8)喷淋冷却水(12);所述第三折流挡板(7)在微波反应区和冷却区的相接处设置。

2.根据权利要求1所述的天然气中硫化氢的微波分解与氢富集一体化设备,其特征在于,所述第一折流挡板(3)由耐腐蚀金属材料制成,数目范围为6~17块,长度范围为0.7m~

1.7m,宽度范围为15cm~30cm,所述第一折流挡板(3)的板间距为15cm~25cm,倾斜角度为

20~35°;

所述第二折流挡板(5)由耐腐蚀金属材料制成,数目范围为6~17块,长度范围为0.7m~1.7m,宽度范围为15cm~30cm;所述第二折流挡板(5)的板间距为15cm~25cm;

所述第二风扇(9)的扇叶材质包括聚四氟乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯,扇叶直径为100~

250mm,转速为2500~3500rpm。

3.根据权利要求1所述的天然气中硫化氢的微波分解与氢富集一体化设备,其特征在于,所述第一风扇(6)的扇叶材质包括聚四氟乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯,扇叶直径为100~

250mm,转速为2500~3500rpm;

所述喷淋管头(8)的直径范围为5~50mm,孔径范围为0.5~8mm,长度范围为5~8cm。

4.根据权利要求1所述的天然气中硫化氢的微波分解与氢富集一体化设备,其特征在于,所述第三折流挡板(7)由耐腐蚀金属材料制成,数目范围为3~7块,长度范围为0.7m~

1.7m,宽度范围为15cm~30cm,所述第三折流挡板(7)的板间距为15cm~25cm,倾斜角度为

20~35°。

5.根据权利要求1所述的天然气中硫化氢的微波分解与氢富集一体化设备,其特征在于,所述反应发生装置(1)的直径范围为1000~4000mm,长度范围为12000~15000mm,壁厚范围为5~16mm,所述反应发生装置(1)的材质包括碳钢、不锈钢或合金钢,所述反应发生装置(1)设置防腐涂层,所述防腐涂层包括环氧树脂或聚氨酯,所述反应发生装置(1)的压力范围为3~20MPa,所述反应发生装置(1)的温度范围为0~550℃。

6.根据权利要求1所述的天然气中硫化氢的微波分解与氢富集一体化设备,其特征在于,所述天然气输送管道(2)的管路直径范围为DN100~DN1200,所述天然气输送管道(2)的管路壁厚范围为5~15mm,所述天然气输送管道(2)的输送压力为0.2~0.4MPa,所述天然气输送管道(2)的材质包括钢管,聚乙烯管或复合材料管。

7.根据权利要求1所述的天然气中硫化氢的微波分解与氢富集一体化设备,其特征在于,所述钯管(4)的直径范围为2~20mm,壁厚为0.1~1mm,所述钯管(4)的材质包括钯或钯合金。

8.根据权利要求1所述的天然气中硫化氢的微波分解与氢富集一体化设备,其特征在于,所述氢气储罐(10)的直径范围为1~3m,高度范围为2~5m,容积为0~2000L,所选氢气储罐(10)的材质包括高强度钢、不锈钢或铝合金。

9.根据权利要求1所述的天然气中硫化氢的微波分解与氢富集一体化设备,其特征在于,所述微波发生器(11)采用电子管型微波发生器,所述电子管型微波发生器的类型包括磁控管、行波管或速调管,输出功率范围为300~4500W,工作频率为450~2500MHz,效率为

55~75%,供电电压为3600~12500V。

10.天然气中硫化氢的微波分解与氢富集方法,使用权利要求1‑9任一项中所述的天然气中硫化氢的微波分解与氢富集一体化设备,其特征在于,包括以下步骤:需要处理的天然气经过天然气输送管道(2)输入反应发生装置(1),需要处理的天然气依次通过第一折流挡板(3)与第二折流挡板(5)进入反应发生装置(1)的微波反应区;

微波通过微波发生器(11)进入反应发生装置(1)的微波反应区,第一风扇(6)将微波传至反应发生装置(1)的内部各处,天然气中的硫化氢在微波的作用下分解为H2和S;

分解后的气体通过第三折流挡板(7)进入冷却区,冷却水(12)通过喷淋管头(8)喷洒并利用第二风扇(9)将冷却水吹散,在冷却区对分解后的气体进行降温得到降温后的气体;

降温后的气体进入钯管(4)分离气体中的杂质,输出纯度达标的氢气进入氢气储罐(10)。