CN108671860B - 一种热增压加氢反应系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及加氢反应装置技术领域，具体涉及一种热增压加氢反应系统。所述热增压加氢反应系统，通过若干个储氢合金加压器循环吸氢和加热放氢，实现了整个热增压加氢反应系统在工作过程中地不间断供氢；所述储氢合金加压器的内部没有运动部件，相对于机械泵增压装置，整个热增压加氢反应系统中氢气气密和增压部分没有运动部件，能够提高整个系统工作的可靠性和安全性。此外，由于加氢反应是放热反应，本申请通过从加氢反应器回收热量实现对储氢合金加压器内氢气的增压，进而提高整个系统的能量效率，进一步减少氢气在增压过程电加热器的耗电量。

Description

一种热增压加氢反应系统

技术领域

本申请涉及加氢反应装置技术领域，具体涉及一种热增压加氢反应系统。

背景技术

加氢反应，是放热反应，需要在较高的压力下进行。储氢合金在常温下吸氢后，通过加热可以提高其放氢压力。因此，可以利用换热装置收集加氢反应释放的热量，用于加热储氢合金，获得加氢反应所需的高压氢气，同时实现加氢反应器的冷却。

加氢反应器，是加氢装置的核心设备，是有机化学实验室及实际生产过程中非常重要的一种设备，不仅可以用作加氢反应的容器，而且也可用于液体和气体需要充分混合的场合；在化学制药方面有着广泛的用途，可作为产品开发、有机化学制品和医药品研究的基础设备，还可用于定量分析工业过程中催化剂的活性。

目前，现有的加氢反应装置，大多数是通过机械泵增压装置来提高储氢合金加压器内部的压力，由于机械增压装置大多数都存在运动部件，其操作条件相当苛刻，制造技术要求高，造价昂贵，整个加氢反应装置的可靠性和安全性较低。

发明内容

为了解决现有加氢反应装置存在的操作条件苛刻、整个装置的可靠性和安全性较低的问题，本申请提供了一种热增压加氢反应系统。

一种热增压加氢反应系统，包括若干个储氢合金加压器，加氢反应器，导热油循环泵及电加热器，

所述储氢合金加压器的入口均通过进气管路连接至低压氢源，所述储氢合金加压器的出口均通过出气管路与所述加氢反应器的入口相连接；

所述加氢反应器的出口分别设置有原料入口管路、反应物出口管路；

所述储氢合金加压器的外壁设有第一油浴夹套，所述加氢反应器的外壁设有第二油浴夹套；

所述第一油浴夹套、所述导热油循环泵、所述第二油浴夹套、所述电加热器依次连接形成导热油循环回路，所述导热油循环回路上设置有控制阀；

所述系统通过从加氢反应器回收热量实现对储氢合金加压器内氢气的增压。

进一步地，所述进气管路上设置有进气阀，所述出气管路上设置有出气阀。

进一步地，所述电加热器的一端与所述第一油浴夹套的一端连接，所述第一油浴夹套的另一端通过控制阀与所述导热油循环泵的一端连接，所述导热油循环泵的另一端与所述第二油浴夹套的一端连接，所述第二油浴夹套的另一端与所述电加热器的另一端连接。

进一步地，所述导热油循环回路中的导热油为二苄基甲苯导热油。

进一步地，所述储氢合金加压器的数量为三个，所述加氢反应器的数量为一个；每个所述储氢合金加压器的入口均通过进气管路连接至低压氢源，每个所述储氢合金加压器的出口均通过出气管路与所述加氢反应器的入口相连接。

进一步地，所述储氢合金加压器为不锈钢材质制成的压力容器，所述压力容器内设有储氢合金。

本申请提供的技术方案包括以下有益效果：本申请通过若干个储氢合金加压器循环吸氢和加热放氢，实现了整个热增压加氢反应系统的不间断供氢；所述储氢合金加压器的内部没有运动部件，相对于机械泵增压装置，整个热增压加氢反应系统中氢气气密和增压部分没有运动部件，能够提高整个系统工作的可靠性和安全性。此外，由于加氢反应是放热反应，本申请通过从加氢反应器回收热量实现对储氢合金加压器内氢气的增压，进而提高整个系统的能量效率，进一步减少氢气在增压过程电加热器的耗电量。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种热增压加氢反应系统的结构示意图。

附图标记说明：1、储氢合金加压器；2、加氢反应器；3、导热油循环泵；4、原料入口管路；5、反应物出口管路；6、第一油浴夹套；7、第二油浴夹套；8、控制阀；9、进气阀；10、出气阀；11、电加热器。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式；相反，它们仅是与所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置的例子。

为进一步阐述本申请达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本申请的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

实施例1：

参见图1所示，为本申请提供的一种热增压加氢反应系统的结构示意图，所述热增压加氢反应系统包括若干个储氢合金加压器1，加氢反应器2，导热油循环泵3及电加热器11，

所述储氢合金加压器1的入口均通过进气管路连接至低压氢源，所述储氢合金加压器1的出口均通过出气管路与所述加氢反应器2的入口相连接；

所述加氢反应器2的出口分别设置有原料入口管路4、反应物出口管路5；

所述储氢合金加压器1的外壁设有第一油浴夹套6，所述加氢反应器2的外壁设有第二油浴夹套7；

所述第一油浴夹套6、所述导热油循环泵3、所述第二油浴夹套7、所述电加热器11依次连接形成导热油循环回路，所述导热油循环回路上设置有控制阀8；

所述系统通过从加氢反应器2回收热量实现对储氢合金加压器1内氢气的增压。

进一步地，所述进气管路上设置有进气阀9，所述出气管路上设置有出气阀10。

进一步地，所述电加热器11的一端与所述第一油浴夹套6的一端连接，所述第一油浴夹套6的另一端通过控制阀8与所述导热油循环泵3的一端连接，所述导热油循环泵3的另一端与所述第二油浴夹套7的一端连接，所述第二油浴夹套7的另一端与所述电加热器11的另一端连接。

进一步优选地，所述导热油循环回路中的导热油为二苄基甲苯导热油。

进一步优选地，所述储氢合金加压器1为不锈钢材质制成的压力容器，所述压力容器内设有储氢合金。

本申请提供的热增压加氢反应系统，储氢合金加压器1为不锈钢材质制成的压力容器。系统启动时，低压氢气首先通过进气管路进入储氢合金加压器1，在低压状态下，压力容器内设置的储氢合金吸氢饱和，然后，电加热器11通过加热导热油循环回路中的导热油从而提高储氢合金加压器1和加氢反应器2内的温度，使储氢合金加压器1加热至增压温度，加氢反应器2加热至反应启动温度；储氢合金加压器1内的温度升高后，其内部的储氢合金放氢压力提高，使得储氢合金加压器1内的输出压力上升，进而使得加压后的氢气输送至加氢反应器2，加氢反应器2开始工作。

加氢反应器2开始工作后，反应放出的热量被第二油浴夹套7中的导热油带走实现对加氢反应器2的冷却降温，加氢反应器2经过反应释放的热量传递给第二油浴夹套7中的导热油并对导热油进行升温，升温后的导热油被导热油循环泵3输送至储氢合金加压器1外壁的第一油浴夹套6，从而实现对储氢合金加压器1内部空间的升温，保证储氢合金加压器1可以持续输出高压氢气。

实施例2：

参见图1所示，为本申请提供的一种热增压加氢反应系统的结构示意图，所述热增压加氢反应系统包括三个储氢合金加压器1，一个加氢反应器2，导热油循环泵3及电加热器11，

每个储氢合金加压器1的入口均通过进气管路连接至低压氢源，每个储氢合金加压器1的出口均通过出气管路与所述加氢反应器2的入口相连接；

所述加氢反应器2的出口分别设置有原料入口管路4、反应物出口管路5；

每个储氢合金加压器1的外壁均设有第一油浴夹套6，所述加氢反应器2的外壁设有第二油浴夹套7；

所述第一油浴夹套6、所述导热油循环泵3、所述第二油浴夹套7、所述电加热器11依次连接形成导热油循环回路，所述导热油循环回路上设置有控制阀8；

所述系统通过从加氢反应器2回收热量实现对储氢合金加压器1内氢气的增压。

进一步地，所述进气管路上设置有进气阀9，所述出气管路上设置有出气阀10。

进一步地，所述储氢合金加压器1包括第一储氢合金加压器、第二储氢合金加压器、第三储氢合金加压器，相应地，所述第一油浴夹套6的数量为三个。所述电加热器11的一端分别与每个第一油浴夹套6的一端连接，每个第一油浴夹套6的另一端分别通过控制阀8与所述导热油循环泵3的一端连接，所述导热油循环泵3的另一端与所述第二油浴夹套7的一端连接，所述第二油浴夹套7的另一端与所述电加热器11的另一端连接。

进一步优化地，所述导热油循环回路中的导热油采用二苄基甲苯。

本申请提供的热增压加氢反应系统，可用于N-乙基咔唑加氢气进行反应。所述储氢合金加压器1采用V40Ti26Cr26Fe8储氢合金材料制成。当N-乙基咔唑加氢气反应时，每加载1mol氢气释放51kJ热量，反应温度130-180℃，反应压力6-8MPa。采用V40Ti26Cr26Fe8储氢合金材料制成的储氢合金加压器1在100℃时放氢，输出压力为10Mpa，每释放1mol氢吸收约40kJ热量，反应放热能够满足增压需求。系统设置三个储氢合金加压器1，每个储氢合金加压器1内添装储氢合金的放氢量满足反应器一个小时加氢需求。

本申请提供的热增压加氢反应系统，系统启动时，首先使第一储氢合金加压器吸氢，之后打开电加热器11加热导热油，导热油先进入加氢反应器2外壁的第二油浴夹套7进而加热加氢反应器2使其内部温度达到140-150℃，之后导热油再进入储氢合金加压器1外壁的第一油浴夹套6进而加热储氢合金加压器1使其内部温度达到100℃，进而使储氢合金加压器1的输出压力提升至10MPa；然后，关闭电加热器11并将储氢合金加压器1内的氢气和N-乙基咔唑导入加氢反应器2启动加氢反应；加氢反应开始后，加氢反应器2外壁的第二油浴夹套7通过导热油进行冷却，吸热后的导热油经导热油循环泵3抽送至第一储氢合金加压器的第一油浴夹套6，实现热量回收和持续增压。

此外，在第一储氢合金加压器供氢期间，第二储氢合金加压器利用第一和第三储氢合金加压器分别处于吸氢完毕待用和吸氢状态，完成加热后的导热油输送回加氢反应器2的第二油浴夹套7内实现对加氢反应器2进行冷却降温。另外，由V40Ti26Cr26Fe8材料制成的储氢合金加压器1吸氢饱和时间约20min，通过三个储氢合金加压器1循环吸氢和加热放氢，实现整个加氢反应系统的不间断供氢。

需要说明的是，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员在考虑本说明书及实践这里申请的实用新型后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未使用的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由上面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (5)

1.一种热增压加氢反应系统，其特征在于，包括若干个储氢合金加压器(1)，加氢反应器(2)，导热油循环泵(3)及电加热器(11)，

所述储氢合金加压器(1)的入口均通过进气管路连接至低压氢源，所述储氢合金加压器(1)的出口均通过出气管路与所述加氢反应器(2)的入口相连接；

所述加氢反应器(2)的出口分别设置有原料入口管路(4)、反应物出口管路(5)；

所述储氢合金加压器(1)的外壁设有第一油浴夹套(6)，所述加氢反应器(2)的外壁设有第二油浴夹套(7)；

所述第一油浴夹套(6)、所述导热油循环泵(3)、所述第二油浴夹套(7)、所述电加热器(11)依次连接形成导热油循环回路，所述导热油循环回路上设置有控制阀(8)；

所述系统通过从加氢反应器(2)回收热量实现对储氢合金加压器(1)内氢气的增压。

2.根据权利要求1所述的热增压加氢反应系统，其特征在于，所述进气管路上设置有进气阀(9)，所述出气管路上设置有出气阀(10)。

3.根据权利要求1所述的热增压加氢反应系统，其特征在于，所述导热油循环回路中的导热油为二苄基甲苯导热油。

4.根据权利要求1所述的热增压加氢反应系统，其特征在于，所述储氢合金加压器(1)的数量为三个，所述加氢反应器(2)的数量为一个。

5.根据权利要求1所述的热增压加氢反应系统，其特征在于，所述储氢合金加压器(1)为不锈钢材质制成的压力容器，所述压力容器内设有储氢合金。

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