CN110711542A - 基于电磁加热和冷喷涂催化剂的叶轮式制氢反应器 - Google Patents

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朱晓冲
王�锋
郭香君
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郭梁
赵永正
张硕
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Abstract

本发明公开了一种基于电磁加热和冷喷涂催化剂的叶轮式制氢反应器，包括反应筒，在反应筒的一端设有进气管，另一端设有出气管；在反应筒内沿其轴向设有一传热轴，在传热轴上，沿其长度方向分布有若干个叶轮，所述叶轮包括环形基座和绕基座一周分布的叶片，所述基座通过轴承与传热轴相连；在叶片上设有催化剂层，所述催化剂层由催化剂采用冷喷涂的方式成型于叶片上；在反应筒的外侧，绕设有线圈绕组。本发明加热效果更好，催化剂设置更合理，反应更快，制氢效率更高。

Description

基于电磁加热和冷喷涂催化剂的叶轮式制氢反应器
技术领域
本发明涉及制氢技术领域，尤其涉及一种基于电磁加热和冷喷涂催化剂的叶轮式制氢反应器。
背景技术
甲醇是常用的化工原料，通过甲醇裂解制备氢气和一氧化碳是利用甲醇的一个重要途径。目前，大多数的甲醇裂解制备氢气的设备，反应器内都需要添加大量的催化剂，并且高温加热；但现有制氢过程通常是现将甲醇和水加热形成高温混合气体，然后将高温混合气体通入反应器中，使高温混合气体在催化剂的作用下发生化学反应形成二氧化碳和氢气。但加热后的混合气体在反应器中，随时间的延长，温度会越来越低，严重影响制氢效率；也有在反应器内设置加热装置的，但在反应过程汇总，容易造成反应受热不均匀，温度不稳定，导致副反应较多，氢气制备纯度不高，反应效率低。另外，目前的反应器中，催化剂一般是通过复合镀、阳极氧化法、浸渍或沉淀法等涂覆于反应器内壁，导致催化层结合力不够，在反应条件比较恶劣（高压或高温）时，几乎不能使用，而且其颗粒沉积均匀性也不太理想；从而大大影响制氢效率。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于解决现有制氢反应器加热效果差，催化剂设置合理性差，反应慢，制氢效率低的问题，提供一种基于电磁加热和冷喷涂催化剂的叶轮式制氢反应器。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：一种基于电磁加热和冷喷涂催化剂的叶轮式制氢反应器，其特征在于：包括反应筒，所述反应筒为玻璃材质且其两端为封闭结构，在反应筒的一端设有进气管，另一端设有出气管；在反应筒内沿其轴向设有一传热轴，所述传热轴的两端分别与反应筒的两端固定连接；在传热轴上，沿其长度方向分布有若干个叶轮，所述叶轮包括环形基座和绕基座一周分布的叶片，所述基座套设在传热轴上，并通过轴承与传热轴相连；其中，所述传热轴和叶片均由导磁材料制成；在叶片上设有催化剂层，所述催化剂层由催化剂采用冷喷涂的方式成型于叶片上；在反应筒的外侧，绕设有线圈绕组。
进一步地，所述传热轴和叶片均由含铁金属制成。
进一步地，所述线圈绕组的两端位于两端的叶轮的外侧。
进一步地，所述催化剂采用Cu-Ni双金属涂层催化剂。
进一步地，所述进气管位于反应筒的下部，出气管位于反应筒的上部，且进气管和出气管的轴向均与反应筒的轴向一致。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、结构简单，制作方便，体积小巧，能够满足小型化制氢的需要。
2、在反应筒外部绕设线圈绕组，同时在反应筒内设置由导磁材质制成的传热轴和叶片，从而产生电磁感应，在传热轴和叶片内部产生涡流，从而发热，加热催化剂达到反应条件，发热均匀性、稳定性更好；同时，在气体流动的过程中，叶轮在气体流动的条件下旋转，能使气体与催化剂接触更全面、充分，从而强化制氢反应过程，提升反应效率。
3、催化剂采用冷喷涂的方式附着于叶轮上，粉末沉积率接近90%、速度快，强度高，形成的涂层应力低，成本也更低；能够使反应效果更好，进一步提高反应效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1—反应筒，2—进气管，3—出气管，4—传热轴，5—基座，6—叶片，7—轴承，8—线圈绕组。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
实施例：参见图1，一种基于电磁加热和冷喷涂催化剂的叶轮式制氢反应器，包括反应筒，所述反应筒为玻璃材质且其两端为封闭结构，在反应筒的一端设有进气管，另一端设有出气管；其中，所述进气管位于反应筒的下部，出气管位于反应筒的上部，且进气管和出气管的轴向均与反应筒的轴向一致。在反应筒内沿其轴向设有一传热轴，所述传热轴的两端分别与反应筒的两端固定连接。在传热轴上，沿其长度方向分布有若干个叶轮，所述叶轮包括环形基座和绕基座一周分布的叶片，所述基座套设在传热轴上，并通过轴承与传热轴相连。其中，所述传热轴和叶片均由导磁材料制成；具体实施时，所述传热轴和叶片均由含铁金属制成，导磁效率更好，能更好地发热。在叶片上设有催化剂层，所述催化剂层由催化剂采用冷喷涂的方式成型于叶片上；其中，所述催化剂采用Cu-Ni双金属涂层催化剂，从而能够提高制氢的反应效率。在反应筒的外侧，绕设有线圈绕组；并且，所述线圈绕组的两端位于两端的叶轮的外侧，当线圈绕组通入交流电后，能够产生交变磁场。
制氢过程中，现将甲醇和水加热形成高温混合气体，并将混合气体送入反应筒，然后对线圈绕组通交流电；由于传热轴和叶片均为导磁材质，因此在线圈绕组通电后产生电磁感应，在传热轴和叶片内部产生涡流，从而发热，加热催化剂达到反应条件，发热均匀性、稳定性更好。并且，在气体流动的过程中，叶轮在气体推动下旋转，从而能使气体与催化剂接触更全面、充分，从而强化制氢反应过程，提升反应效率。同时，由于催化剂采用冷喷涂的方式附着于叶轮上，粉末沉积率接近90%、速度快，强度高，形成的涂层应力低，成本也更低；能够使反应效果更好，进一步提高反应效率。
本方案通过在反应筒外部设置线圈绕组，并通交流电后使传热轴和叶片发热，从而进一步简化了反应筒内部的结构，并且更有利于反应筒内部的均匀、稳定发热，使制氢反应效果更好，并有效提高制氢效率。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种基于电磁加热和冷喷涂催化剂的叶轮式制氢反应器，其特征在于：包括反应筒，所述反应筒为玻璃材质且其两端为封闭结构，在反应筒的一端设有进气管，另一端设有出气管；在反应筒内沿其轴向设有一传热轴，所述传热轴的两端分别与反应筒的两端固定连接；在传热轴上，沿其长度方向分布有若干个叶轮，所述叶轮包括环形基座和绕基座一周分布的叶片，所述基座套设在传热轴上，并通过轴承与传热轴相连；其中，所述传热轴和叶片均由导磁材料制成；在叶片上设有催化剂层，所述催化剂层由催化剂采用冷喷涂的方式成型于叶片上；在反应筒的外侧，绕设有线圈绕组。
2.根据权利要求1所述的基于电磁加热和冷喷涂催化剂的叶轮式制氢反应器，其特征在于：所述传热轴和叶片均由含铁金属制成。
3.根据权利要求1所述的基于电磁加热和冷喷涂催化剂的叶轮式制氢反应器，其特征在于：所述线圈绕组的两端位于两端的叶轮的外侧。
4.根据权利要求1所述的基于电磁加热和冷喷涂催化剂的叶轮式制氢反应器，其特征在于：所述催化剂采用Cu-Ni双金属涂层催化剂。
5.根据权利要求1所述的基于电磁加热和冷喷涂催化剂的叶轮式制氢反应器，其特征在于：所述进气管位于反应筒的下部，出气管位于反应筒的上部，且进气管和出气管的轴向均与反应筒的轴向一致。
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