一种天然气制氢用取样冷却器的制作方法

本技术涉及天然气制氢，特别涉及一种天然气制氢用取样冷却器。

背景技术：

1、天然气制氢系统是一种用于生产氢气的工业过程，通过将天然气中的甲烷(ch4)转化为氢气(h2)。该系统的核心部分是等离子反应器，它操作在高温度(1200℃)下。在这里，甲烷和氢气以摩尔比1:1的比例进入反应器。在高温下，它们经历等离子体裂解反应，这是一种化学反应，将甲烷分解成氢气和固体炭黑。裂解反应后，产生的气体和固体炭黑混合物经过旋风分离器和布袋除尘器进行分离。这些设备可以有效地分离气体和固体，收集大部分固体炭黑。含有少量炭黑的气体从底部进入洗涤塔。在洗涤塔中，气体经过水洗处理，以去除残留的固体颗粒和污染物。经过洗涤后，清洁的气体从塔顶排出。同时，洗涤塔上部的气体进入静电除尘器，进行电除尘处理，以进一步净化气体。然后，处理后的气体再返回洗涤塔下部。

2、塔顶的气体经过psa(pressure swing adsorption)分离过程，将其中的氢气从其他气体中分离出来。这是一种常用于气体分离的技术，可以高效地纯化氢气。不需要的烃类和少量氢气被分离出来并返回等离子反应器。塔底液体和静电除尘器出来的炭黑水经过过滤处理，以去除其中的固体颗粒。过滤后的水被返回到洗涤塔以进行再次水洗。而过滤出的固体炭黑被干燥后作为系统的最终产品进行收集。这个系统利用等离子体裂解技术将甲烷转化为氢气，并通过一系列分离和净化步骤来获得高纯度的氢气作为最终产品，同时有效地收集和处理产生的固体炭黑和废水，以确保环境友好和高效的氢气生产过程。

3、但是，经过发明人长期工作与研究发现，传统技术中存在如下的技术问题亟需解决：

4、(1)温度控制困难：传统的抽气泵等形式的取样技术通常无法提供有效的温度控制，因此在取样过程中难以维持氢气的稳定低温状态。

5、(2)取样不均匀：传统技术导致取样不均匀，因为无法实现螺旋控风和循环制冷，氢气样品在温度和成分上产生变化。

6、(3)样品损失：由于温度控制问题，传统技术导致氢气样品的损失或挥发，从而影响分析的准确性。

7、(4)取样效率低下：传统抽气泵等技术的效率较低，取样时间较长，无法满足快速取样的需求。

8、为此，提出一种天然气制氢用取样冷却器。

技术实现思路

1、有鉴于此，本实用新型实施例希望提供一种天然气制氢用取样冷却器，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，即温度控制困难、取样不均匀、样品损失与取样效率低下，并对此至少提供一种有益的选择；

2、本实用新型实施例的技术方案是这样实现的：一种天然气制氢用取样冷却器，包括在psa分离器的输出口处设有机架，所述机架连通有储筒和取样瓶；所述储筒中设有中继机构，所述机架上设有泵组；所述泵组的泵a将氢气由所述psa分离器抽取至所述储筒，所述中继机构对氢气进行螺旋控风并施加循环制冷作业，当中继机构运行一定时间，使得氢气受冷均匀化后，所述泵组的泵b将一定量的氢气由所述储筒抽取至所述取样瓶中。所述储筒中的其余氢气由所述泵组的泵c抽取回psa分离器。最终的取样样品由取样瓶存储，取样瓶由保温材料制成，且电磁阀设于取样瓶自身上。当样品存储完毕后，电磁阀锁死，将取样瓶与机架分离。

3、在上述的实施方式中：这种天然气制氢用取样冷却器包括机架，它位于psa分离器的输出口。机架与储氢筒和取样瓶相连通。在储氢筒中，安装了一个中继机构，而机架上有一个泵组，包括三个泵，分别标记为a、b和c。其中泵a负责从psa分离器中抽取氢气并将其导入储氢筒，中继机构对氢气进行螺旋控风并施加循环制冷作业，当中继机构运行一定时间后，使得氢气在其中均匀冷却。接着，泵组的泵b将一定量的冷却氢气从储氢筒中抽取并存储到取样瓶中。储氢筒中的其余氢气由泵组的泵c抽回psa分离器。最终的取样样品存储在取样瓶中。

4、其中在一种实施方式中：所述机架通过电磁阀连通有所述储筒和所述取样瓶。

5、其中在一种实施方式中：所述中继机构包括固设于所述储筒内壁底部的旋转执行器，以及由所述旋转执行器驱动旋转的用于执行所述螺旋控风的螺旋件。

6、在上述的实施方式中：中继机构包括两个关键组件，即固设于储氢筒内壁底部的旋转执行器和由旋转执行器驱动旋转的螺旋件，用于执行螺旋控风。

7、其中在一种实施方式中：所述旋转执行器为伺服电机，所述螺旋件为蜗杆形叶片，所述伺服电机驱动所述蜗杆形叶片旋转；在所述储筒的内壁上，以插入安接的形式在所述蜗杆形叶片的每个蜗面设有用于执行所述循环制冷的环形控温器。

8、在上述的实施方式中：旋转执行器采用伺服电机的形式，而螺旋件是蜗杆形叶片。伺服电机通过驱动蜗杆形叶片的旋转来执行螺旋控风。此外，储氢筒的内壁上还安装了环形控温器，以插入安接的方式与蜗杆形叶片的每个蜗面相对应，用于执行循环制冷。

9、其中在一种实施方式中：所述环形控温器为螺旋铜管。即所述螺旋铜管适配于所述蜗杆形叶片每两两相邻的蜗面之间的间隙。

10、在上述的实施方式中：环形控温器采用螺旋铜管的形式。螺旋铜管被设计成适配于蜗杆形叶片每两两相邻的蜗面之间的间隙。

11、其中在一种实施方式中：所述机架上安装有制冷机，所述制冷机用于对所述环形控温器导入冷气并执行循环制冷。

12、其中在一种实施方式中：所述机架安装于所述psa分离器上。

13、与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

14、(1)精确的温度控制：本实用新型的技术通过制冷机和环形控温器的协同作用，实现了对氢气温度的精确控制。制冷机能够快速、稳定地降低氢气的温度，而环形控温器则有助于维持氢气在所需的低温状态，确保了取样过程中温度的一致性。

15、(2)均匀的取样：通过中继机构、螺旋控风和环形控温器，本实用新型的技术实现了对氢气的螺旋控风，从而确保了氢气在储氢筒内的均匀分布。这有助于消除取样不均匀的问题，提高了氢气样品的一致性和可靠性。通过快速、均匀的冷却过程，有效地减少了氢气样品的损失。氢气在取样瓶中存储，避免了挥发或分解，确保了样品的完整性和稳定性。

16、(3)高效取样：通过泵组和制冷机的协同工作，本实用新型的技术实现了高效的氢气抽取和冷却。这提高了取样的速度和效率，适用于需要快速获取氢气样品的应用。

技术特征：

1.一种天然气制氢用取样冷却器，其特征在于，包括在psa分离器的输出口处设有机架(2)；

2.根据权利要求1所述的天然气制氢用取样冷却器，其特征在于：所述机架(2)通过电磁阀连通有所述储筒(1)和所述取样瓶(4)。

3.根据权利要求1所述的天然气制氢用取样冷却器，其特征在于：所述中继机构(5)包括固设于所述储筒(1)内壁底部的旋转执行器(501)；

4.根据权利要求3所述的天然气制氢用取样冷却器，其特征在于：所述旋转执行器(501)为伺服电机，所述螺旋件(502)为蜗杆形叶片，所述伺服电机驱动所述蜗杆形叶片旋转；

5.根据权利要求4所述的天然气制氢用取样冷却器，其特征在于：所述环形控温器(503)为螺旋铜管。

6.根据权利要求4所述的天然气制氢用取样冷却器，其特征在于：所述机架(2)上安装有制冷机(504)；

7.根据权利要求1～6任意一项所述的天然气制氢用取样冷却器，其特征在于：所述机架(2)安装于所述psa分离器上。

技术总结本技术公开了一种天然气制氢用取样冷却器，包括在PSA分离器的输出口处设有机架，所述机架连通有储筒和取样瓶；所述储筒中设有中继机构，所述机架上设有泵组；所述泵组的泵a将氢气由所述PSA分离器抽取至所述储筒，所述中继机构对氢气进行螺旋控风并施加循环制冷作业，当中继机构运行一定时间，使得氢气受冷均匀化后，所述泵组的泵b将一定量的氢气由所述储筒抽取至所述取样瓶中。所述储筒中的其余氢气由所述泵组的泵c抽取回PSA分离器；本技术的技术通过制冷机和环形控温器的协同作用，实现了对氢气温度的精确控制。制冷机能够快速、稳定地降低氢气的温度，而环形控温器则有助于维持氢气在所需的低温状态，确保了取样过程中温度的一致性。技术研发人员：王栋,郝亮,袁晓东,李月利,陈桂林,刘翠,马东受保护的技术使用者：内蒙古东景生物环保科技有限公司技术研发日：20230913技术公布日：2024/6/2