CN103432966A

CN103432966A - 一种由固体反应物和液体反应物制取气体的装置

Info

Publication number: CN103432966A
Application number: CN2013103951004A
Authority: CN
Inventors: 裴彧
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-09-03
Filing date: 2013-09-03
Publication date: 2013-12-11

Abstract

本发明涉及一种由固体反应物和液体反应物制取气体的装置，属于固体与液体反应制取气体技术领域。本装置包括储液箱、加料仓、反应室、气液分离室、补液瓶和过滤器。储液箱的底部通过管道与反应室的底部相连通，其侧面开有排液口。加料仓置于反应室的上部，并通过管道与反应室的上部相连通。反应室上部侧壁开有出气管道，反应室与气液分离室通过出气管道相连通，气液分离室的顶部开有出气管。补液瓶置于气液分离室的上部，其下部的补液管伸入气液分离室内。过滤器的进口通过管道与气液分离室的底部相连通，其出口通过管道与反应室的底部相连通。本装置无需消耗外部电能，即可实现液体自动循环、制气反应自动启停、液体反应物自动补充，使用方便。

Description

一种由固体反应物和液体反应物制取气体的装置

技术领域

本发明涉及一种由固体反应物和液体反应物制取气体的装置，属于固体与液体反应制取气体技术领域。

背景技术

在诸如铝-水制氢、锌-碱制氢等装置中，通常需要电解液循环流动以提高制气速度稳定性，在停止工作时需要将金属反应物与液体反应物分离开。中国专利ZL200910084956.3公开的一种以两性金属为原料的不间断制氢发电装置，阳极板和阴极板置于箱体内的电解质中，阳极板和阴极板之间设有金属颗粒，电解液通过泵进行循环。中国专利ZL02148850.9公开的一种电化学铝-水储氢、制氢的方法及设备，利用铝合金极板和析氢催化剂极板，实现电化学反应制氢，用循环过滤泵实现电解液循环和过滤。中国专利ZL03118846.X公开的一种氢气的制备方法及装置，将金属硼氢化物的水溶液或碱性水溶液与通过化学沉积在多孔载体材料的过渡金属硼化物催化剂接触，硼氢化物发生水解反应，释放出氢气。上述已有方法中，要么需要电动泵使液体循环，要么无循环措施，而且不易中途停止工作。

发明内容

本发明的目的是提出一种由固体反应物和液体反应物制取气体的装置，以实现固-液反应制气装置的液体自动循环、反应自动启停和液体自动补给。

本发明提出的由固体反应物和液体反应物制取气体的装置，包括储液箱、加料仓、反应室、气液分离室、补液瓶和过滤器；所述的储液箱的底部通过管道与反应室的底部相连通，储液箱的侧面开有排液口，储液箱的上部开有放气阀；所述的加料仓置于反应室的上部，加料仓通过管道与反应室的上部相连通，加料仓与反应室之间的管道上设有密封阀；所述的反应室上部侧壁开有出气管道，反应室与气液分离室通过出气管道相连通，气液分离室的顶部开有出气管，出气管上设有开关阀；所述的补液瓶置于气液分离室的上部，补液瓶下部的补液管伸入气液分离室内，补液管上设有单向阀；所述的过滤器的进口通过管道与气液分离室的底部相连通，过滤器的出口通过管道与反应室的底部相连通。

上述装置中，所述的出气管道的与气液分离室一侧相连的气体出口高出出气管道的与反应室相连的一侧的气体入口，高出距离为h米，h≤P/g，其中P为产气压力，g为重力加速度。

本发明提出的一种由固体反应物和液体反应物制取气体的装置，其优点是，无需消耗外部电能，即可实现液体自动循环、制气反应自动启停、液体反应物自动补充，使用方便，可用于小流量制气，也可用于大流量规模化制气。

附图说明

图1是本发明提出的由固体反应物和液体反应物制取气体的装置的结构示意图。

图1中，1是反应室，2是加料仓，3是密封阀，4是出气道，5是补液瓶，6是单向阀，7是出气管，8是开关阀，9是补液管，10是气液分离室，11是过滤器，12是管道，13是储液箱，14是排液口，15是放气阀。

具体实施方式

本发明提出的由固体反应物和液体反应物制取气体的装置，其结构如图1所示，包括储液箱13、加料仓2、反应室1、气液分离室10、补液瓶5和过滤器11。储液箱13的底部通过管道与反应室1的底部相连通，储液箱13的侧面开有排液口14，上部开有放气阀15。加料仓2置于反应室1的上部，加料仓2通过管道与反应室1的上部相连通，加料仓2与反应室1之间的管道上设有密封阀3。反应室1上部侧壁开有出气管道4，反应室1与气液分离室10通过出气管道4相连通，气液分离室10的顶部开有出气管7，出气管7上设有开关阀8。补液瓶5置于气液分离室10的上部，补液瓶5下部的补液管9伸入气液分离室10内，补液管9上设有单向阀6。过滤器11的进口通过管道与气液分离室10的底部相连通，过滤器11的出口通过管道与反应室1的底部相连通。

本发明提出的用于由固体反应物和液体反应物制取气体的装置中，出气管道4的与气液分离室10一侧相连的气体出口高出出气管道的与反应室1相连的一侧的气体入口，高出距离为h米，h≤P/g，其中P为产气压力，g为重力加速度。在反应室加入固体反应物和液体反应物，出气道入口上边缘高于液面不超过10毫米而下边缘低于液面，关闭密封阀3和放气阀15后，借助反应产生的气体把部分液体经出气口从反应室推入气液分离室，便能实现反应液自动循环；反应室下部经联通管外接一个储液箱，气液分离室上有出气管，出气管带开关阀，当关闭此开关阀后，反应室内的气压升高把反应液压入储液箱，自动停止制气反应，打开开关阀后，液体反应液回流至反应室，自动恢复制气反应，从而实现自动启停；气液分离室上有补液瓶，补液瓶带单向阀且下接补液管，补液管下出口位置与反应室液面相同（低于反应室中出气道入口上边缘而高于其下边缘），由此实现自动补液。该装置的结构特征是，至少包括反应室、气液分离室、储液箱和补液瓶，连接反应室与气液分离室的出气道出口高于入口，气液分离室下部的管路与储液箱相连，也可与反应室下部相连，在反应液循环的管路中，还可加设过滤器。固体反应物可以是颗粒、粉末、板材、条块或线体。

本发明的用于由固体反应物和液体反应物制取气体的装置，无需消耗外部电能，即可实现液体自动循环、制气反应自动启停、液体反应物自动补充。以颗粒型固体反应物和水性反应物制取气体最佳实施例，如铝粒-碱液制氢。

本发明装置的工作过程是：

向反应室1中依次加入固体反应物和液体反应物，出气管道4的入口上边缘高于液面，但不超过10毫米，而下边缘低于液面，关闭储液箱上的放气阀15，通过密封阀3将加料口密封后，借助反应产生的气体把部分液体经出气道从反应室1推入气液分离室10，便能实现反应液自动循环。

反应室1下部经联通管外接一个储液箱13，气液分离室10上有出气管7，出气管7带开关阀8，当关闭此开关阀8后，反应室1内的气压升高把反应液压入储液箱13，使固体反应物和液体反应物分开，自动停止制气反应；再次打开开关阀8后，液体反应液回流至反应室1，自动恢复制气反应，从而实现自动启停。

气液分离室10上有补液瓶5，补液瓶5带单向阀6且下接补液管9，补液管9下出口位置与反应室1液面相同（低于反应室中出气道入口上边缘而高于其下边缘），由此实现自动补液。

气液分离室10的底部设有过滤器11，其作用是滤除反应液中的不可溶物质，以提高反应室1内反应速度的稳定性。

以下介绍本发明装置的一个应用实例：铝颗粒与氢氧化钠溶液反应制取氢气。反应室1高500毫米，容积为50升，气液分离室10的高度为100毫米，容积为2升，连接反应室与气液分离室的出气道4，出气道4的直径为20毫米，其入口中心在反应室内距底面400毫米，其出口高于入口80毫米，储液箱13在高于出气道4入口中心的部分容积为60升，补液瓶内装4升纯净水。配制质量浓度为40%的氢氧化钠溶液60升，从加料仓2向反应室1加入铝颗粒10千克，再从加料仓2向反应室1加入配制好的氢氧化钠溶液，使液面达到与出气道入口上边缘的高度。关闭储液箱放气阀15，密封加料口，便有氢气和氢氧化钠溶液一起从出气道进入气液分离室，并形成氢氧化钠溶液自动循环，可得到1千克氢气。调节气液分离器上的开关阀8，可控制出气管7中氢气的流量和压力。在铝颗粒未反应完的情况下，当关闭开关阀8后，反应室1内的溶液被氢气压入储液箱，反应自动终止，打开开关阀8，溶液回到反应室，制氢反应继续进行。制氢过程中，补液瓶5中的纯净水自动补入到气液分离室10，不仅保证氢氧化钠溶液的循环，还延缓氢氧化钠溶液变浓。

Claims

1.一种由固体反应物和液体反应物制取气体的装置，其特征在于该制气装置包括储液箱、加料仓、反应室、气液分离室、补液瓶和过滤器；所述的储液箱的底部通过管道与反应室的底部相连通，储液箱的侧面开有排液口，储液箱的上部开有放气阀；所述的加料仓置于反应室的上部，加料仓通过管道与反应室的上部相连通，加料仓与反应室之间的管道上设有密封阀；所述的反应室上部侧壁开有出气管道，反应室与气液分离室通过出气管道相连通，气液分离室的顶部开有出气管，出气管上设有开关阀；所述的补液瓶置于气液分离室的上部，补液瓶下部的补液管伸入气液分离室内，补液管上设有单向阀；所述的过滤器的进口通过管道与气液分离室的底部相连通，过滤器的出口通过管道与反应室的底部相连通。

2.一种如权利要求1所述的装置，其特征在于其中所述的出气管道的与气液分离室一侧相连的气体出口高出出气管道的与反应室相连的一侧的气体入口，高出距离为h米，h≤P/g，其中P为产气压力，g为重力加速度。