CN114524409A - 一种节能型大气量氨分解制氢装置 - Google Patents

一种节能型大气量氨分解制氢装置 Download PDF

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曾美兰
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Abstract

本发明公开了一种节能型大气量氨分解制氢装置，涉及氨分解技术领域，该制氢装置包括分解罐体、存储管体和换热箱，所述存储管体外壁上设有输料管件，所述输料管件中部具有吸附区域且吸热区域位于过换热箱内部；还包括催发分解组件，所述催发分解组件设在分解罐体内部且催发分解组件包括杆轴件、催化板料件、分流盘、承托环和加热棒，所述杆轴件设在分解罐体中心，承托环设在分解罐体内壁上且催化板料件底边与承托环顶部相连接，且分流盘设在承托环内侧并与承托环内壁相连接，所述分流盘上开设有多个导流孔且分流盘上下表面均具有催发剂膜。本发明结构简单，可有效利用余热进行液氨余热，可起到节能作用并氨气分解率较高，便于操作且实用性强。

Description

一种节能型大气量氨分解制氢装置
技术领域
本发明涉及氨分解技术领域，具体是一种节能型大气量氨分解制氢装置。
背景技术
常见的废气净化有工厂烟尘废气净化、车间粉尘废气净化、有机废气净化、废气异味净化、酸碱废气净化、化工废气净化等。对于氨废气的回收通常是通过氨分解气体发生装置将氨分解，氨分解气体发生装置是以液氨为原料，在镍催化剂的作用下，加热分解得到含氢75%，含氮25%的氢氮混合气体。
工业上常用的氨分解气体发生装置是氨气气流径直穿过分解炉，在高温及炉胆管壁涂覆镍触媒作用下，氨分解为氮及氢混合气体；该氨气分解产生的氢氮混合气体中夹带较大的热量直接排出，容易造成热量的浪费，并且氨气与镍触媒的接触时间及接触面较小，氨气分解效率不理想。
发明内容
本发明的目的在于提供一种节能型大气量氨分解制氢装置，以解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种节能型大气量氨分解制氢装置，包括分解罐体、存储管体和换热箱，所述分解罐体顶部侧壁通过排气连接管与换热箱内部连通，所述存储管体外壁上设有输料管件且输料管件一端连接分解罐体底部，所述输料管件中部具有吸附区域且吸热区域位于过换热箱内部，所述换热箱底部具有排流管；还包括催发分解组件，所述催发分解组件设在分解罐体内部且催发分解组件包括杆轴件、催化板料件、分流盘、承托环和加热棒，所述杆轴件设在分解罐体中心且顶端与分解罐体顶壁连接，承托环设在分解罐体内壁上且催化板料件底边与承托环顶部相连接，且分流盘设在承托环内侧并与承托环内壁相连接，所述分流盘上开设有多个导流孔且分流盘上下表面均具有催发剂膜；加热棒设在分流盘的下侧部并用于加热分解罐体内部的温度。
在上述技术方案的基础上，本发明还提供以下可选技术方案：
在一种可选方案中：所述杆轴件顶部与分解罐体顶壁转动连接且分解罐体顶部具有扰流电机，所述扰流电机输出端与杆轴件顶部连接并驱动其旋转，杆轴件与催化板料件转动配合，所述分流盘与承托环内部转动配合，所述杆轴件远离扰流电机的端部与分流盘中心固定连接。
在一种可选方案中：所述导流孔的轴线方向均为倾斜且相邻的两个导流孔之间的倾斜方向相反。
在一种可选方案中：所述杆轴件的外壁上具有多个扰流扇叶，所述扰流扇叶位于催化板料件内侧；扰流扇叶能够随着杆轴件旋转并将气流引向催化板料件表面。
在一种可选方案中：所述催化板料件包括外框架、催化剂板体、底环板和导筒，所述导筒设在外框架顶部并用于供杆轴件穿过，外框架内部的气流经导筒排出；所述外框架为棱台状结构且外框架四周侧壁上均开设有安装槽，催化剂板体为多个并对应安装在催化剂板体内侧；所述底环板设在外框架底端部并与承托环顶边相连接。
在一种可选方案中：所述分流盘下侧部设有催发分解组件且催发分解组件边缘部与承托环相连接，所述加热棒为多个并且均布在催发分解组件的内壁上。
在一种可选方案中：所述分解罐体顶部具有与之匹配的顶盖体且杆轴件和扰流电机均设在顶盖体上，所述承托环外壁与分解罐体内壁上下滑动配合。
在一种可选方案中：输料管件包括前管体、后管体和U型换热管，所述换热箱顶部具有可拆卸的上盖，所述U型换热管设在换热箱内部并能够与换热箱内部的气流换热；U型换热管一端在上盖处与前管体的一端相连接；前管体另一端与存储管体相连接，所述后管体一端与U型换热管远离前管体的端部在上盖上相连通，所述后管体另一端与分解罐体底部相连接。
在一种可选方案中：所述后管体的内壁上具有隔热层，隔热层的端部具有密封垫，所述密封垫与后管体的端部通过螺钉紧固连接。
相较于现有技术，本发明的有益效果如下：
1、本发明通过换热箱体的设置能够将分解后的氨气以及氮气所携带的热量对待分解的液氨进行预热，而提高后续的分解效率并充分利用余热；
2、本发明通过催化板料件以及分流盘的设置能够将气流多向引导并与催化剂充分基础，从而有效提高氨气与催发板料件的接触，提高氨气分解率；
3、本发明结构简单，可有效利用余热进行液氨余热，可起到节能作用并氨气分解率较高，便于操作且实用性强。
附图说明
图1为本发明的一个实施例中的该装置整体结构示意图。
图2为本发明的一个实施例中的分解罐体内部结构示意图。
图3为本发明的一个实施例中的催化板料件结构示意图。
图4为本发明的一个实施例中的换热箱结构示意图。
图5为本发明的一个实施例中的后管体结构示意图。
附图标记注释：分解罐体1、存储管体2、换热箱3、上盖31、U型换热管32、前管体4、后管体6、隔热层61、密封垫62、排气连接管7、排流管8、顶盖体9、催发分解组件10、杆轴件101、催化板料件102、外框架1021、安装槽1022、催化剂板体1023、底环板1024、导筒1025、扰流扇叶103、分流盘104、导流孔105、承托环106、加热棒108、扰流电机109。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明；在附图或说明中，相似或相同的部分使用相同的标号，并且在实际应用中，各部件的形状、厚度或高度可扩大或缩小。本发明所列举的各实施例仅用以说明本发明，并非用以限制本发明的范围。对本发明所作的任何显而易知的修饰或变更都不脱离本发明的精神与范围。
在一个实施例中，如图1和图2所示，一种节能型大气量氨分解制氢装置，包括分解罐体1、存储管体2和换热箱3，所述分解罐体1顶部侧壁通过排气连接管7与换热箱3内部连通，所述存储管体2外壁上设有输料管件且输料管件一端连接分解罐体1底部，所述输料管件中部具有吸附区域且吸热区域位于过换热箱3内部，所述换热箱3底部具有排流管8；还包括催发分解组件10，所述催发分解组件10设在分解罐体1内部且催发分解组件10包括杆轴件101、催化板料件102、分流盘104、承托环106和加热棒108，所述杆轴件101设在分解罐体1中心且顶端与分解罐体1顶壁连接，承托环106设在分解罐体1内壁上且催化板料件102底边与承托环106顶部相连接，且分流盘104设在承托环106内侧并与承托环106内壁相连接，所述分流盘104上开设有多个导流孔105且分流盘104上下表面均具有催发剂膜；加热棒108设在分流盘104的下侧部并用于加热分解罐体1内部的温度；
在本实施例中，存储管体2内部存储的液氨经输料管件由分解罐体1底部输送至分解罐体1内部；氨气在加热棒108的加热下继续上升，当经过分流盘104时，分流盘104表面上的催发剂膜能够在温度适应的情况下催化部分氨气分解为氢气和氮气，氨气、氮气和氢气形成的混合气体继续上升并经过催化板料件102时，催化板料件102能够继续催化氨气使得充分分解为氮气和氢气；提高催化分解的完全度；分解得氮气和氢气经排气连接管7导流至换热箱3内部，而由于输料管件的吸热区域位于换热箱3内部，从而可实现与换热箱3内部氮气及氢气所携带的热量进行热交换；可实现对氮气及氢气的冷却以及实现对液氮的预热，从而提高对于分解罐体1内部氮气分解的效率以及有效利用预热，提高节能；
在一个实施例中，如图2所示，所述杆轴件101顶部与分解罐体1顶壁转动连接且分解罐体1顶部具有扰流电机109，所述扰流电机109输出端与杆轴件101顶部连接并驱动其旋转，杆轴件101与催化板料件102转动配合，所述分流盘104与承托环106内部转动配合，所述杆轴件101远离扰流电机109的端部与分流盘104中心固定连接；在本实施例中，氨气在经过分流盘104时，由于扰流电机109能够驱动杆轴件101旋转，并且杆轴件101带动分流盘104转动，从而在经过进入导流孔105内的气流时，随着分流盘104的转动而旋转，从而形成一个旋转式上升的气流，氨气、氮气和氢气形成的混合气体由于旋转，而与催化板料件102内壁充分接触并提高接触的时间，进一步提高氨气分解的完全度；
在一个实施例中，如图2所示，所述导流孔105的轴线方向均为倾斜且相邻的两个导流孔105之间的倾斜方向相反；在本实施例中，由于导流孔105的轴线方向倾斜，进而经过导流孔105引导，可在催化板料件102内侧实现对流，从而提高在催化板料件102内侧停留的时间，并且在导流孔105旋转过程中，进一步与催化板料件102表面接触而提高氨气分解效率。
在一个实施例中，如图2所示，所述杆轴件101的外壁上具有多个扰流扇叶103，所述扰流扇叶103位于催化板料件102内侧；扰流扇叶103能够随着杆轴件101旋转并将气流引向催化板料件102表面；在本实施例中，位于分流盘104中部的导流孔105将气流向上引导，与扰流扇叶103接触并且扰流扇叶103在杆轴件101驱动下旋转，从而将气流引向催化板料件102内壁，从而提高氨气分解率。
在一个实施例中，如图2和图3所示，所述催化板料件102包括外框架1021、催化剂板体1023、底环板1024和导筒1025，所述导筒1025设在外框架1021顶部并用于供杆轴件101穿过，外框架1021内部的气流经导筒1025排出；所述外框架1021为棱台状结构且外框架1021四周侧壁上均开设有安装槽1022，催化剂板体1023为多个并对应安装在催化剂板体1023内侧；所述底环板1024设在外框架1021底端部并与承托环106顶边相连接；在本实施例中，由于外框架1021处于棱台状结构，穿过分流盘104的气流沿着外框架1021的内壁斜向汇流至导筒1025排出，而催化剂板体1023设在外框架1021的侧壁上，从而可使得氨气流与催化剂板体1023充分接触；提高接触面而提高分解率；
在一个实施例中，如图2所示，所述分流盘104下侧部设有催发分解组件107且催发分解组件107边缘部与承托环106相连接，所述加热棒108为多个并且均布在催发分解组件107的内壁上；在本实施例中，氨气流经过催发分解组件107时，会形成集中流而置于加热棒108之间，多个加热棒108相互作用而对其之间的空间进行加热，从而将热量传导至氨气流中；
在一个实施例中，如图2所示，所述分解罐体1顶部具有与之匹配的顶盖体9且杆轴件101和扰流电机109均设在顶盖体9上，所述承托环106外壁与分解罐体1内壁上下滑动配合；在本实施例中，由于承托环106外壁与分解罐体1内壁的滑动，在顶盖体9从分解罐体1顶部拆卸后，可将整个催发分解组件10从分解罐体1内部中取出，从而便于分解罐体1内部以及催发分解组件10的维修；
在一个实施例中，如图4所示，输料管件包括前管体4、后管体6和U型换热管32，所述换热箱3顶部具有可拆卸的上盖31，所述U型换热管32设在换热箱3内部并能够与换热箱3内部的气流换热；U型换热管32一端在上盖31处与前管体4的一端相连接；前管体4另一端与存储管体2相连接，所述后管体6一端与U型换热管32远离前管体4的端部在上盖31上相连通，所述后管体6另一端与分解罐体1底部相连接；在本实施例中，由于上盖31在换热箱3顶部可拆卸设置以及U型换热管32与前管体4及后管体6的连接部位均位于上盖31上，从而在上盖31从换热箱3顶部拆卸后，可将U型换热管32取出而便于更换；
在一个实施例中，如图5所示，所述后管体6的内壁上具有隔热层61，隔热层61的端部具有密封垫62，所述密封垫62与后管体6的端部通过螺钉紧固连接；在本实施例中，由于密封垫62的设置可避免后管体6在导流已经预热的氨气时能够有效避免热量的流失。
上述实施例公布了一种节能型大气量氨分解制氢装置，其中，存储管体2内部存储的液氨经输料管件由分解罐体1底部输送至分解罐体1内部；氨气在加热棒108的加热下继续上升，当经过分流盘104时，分流盘104表面上的催发剂膜能够在温度适应的情况下催化部分氨气分解为氢气和氮气，氨气、氮气和氢气形成的混合气体继续上升并经过催化板料件102时，催化板料件102能够继续催化氨气使得充分分解为氮气和氢气；提高催化分解的完全度；分解得氮气和氢气经排气连接管7导流至换热箱3内部，而由于输料管件的吸热区域位于换热箱3内部，从而可实现与换热箱3内部氮气及氢气所携带的热量进行热交换；可实现对氮气及氢气的冷却以及实现对液氮的预热，从而提高对于分解罐体1内部氮气分解的效率以及有效利用预热，提高节能。
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种节能型大气量氨分解制氢装置，包括分解罐体、存储管体和换热箱，所述分解罐体顶部侧壁通过排气连接管与换热箱内部连通，所述存储管体外壁上设有输料管件且输料管件一端连接分解罐体底部，其特征在于，所述输料管件中部具有吸附区域且吸热区域位于过换热箱内部，所述换热箱底部具有排流管；
还包括催发分解组件，所述催发分解组件设在分解罐体内部且催发分解组件包括杆轴件、催化板料件、分流盘、承托环和加热棒；
所述杆轴件设在分解罐体中心且顶端与分解罐体顶壁连接；
承托环设在分解罐体内壁上且催化板料件底边与承托环顶部相连接，且分流盘设在承托环内侧并与承托环内壁相连接；
所述分流盘上开设有多个导流孔且分流盘上下表面均具有催发剂膜；
加热棒设在分流盘的下侧部并用于加热分解罐体内部的温度。
2.根据权利要求1所述的节能型大气量氨分解制氢装置，其特征在于，所述杆轴件顶部与分解罐体顶壁转动连接且分解罐体顶部具有扰流电机，所述扰流电机输出端与杆轴件顶部连接并驱动其旋转；
杆轴件与催化板料件转动配合，所述分流盘与承托环内部转动配合，所述杆轴件远离扰流电机的端部与分流盘中心固定连接。
3.根据权利要求2所述的节能型大气量氨分解制氢装置，其特征在于，所述导流孔的轴线方向均为倾斜且相邻的两个导流孔之间的倾斜方向相反。
4.根据权利要求2所述的节能型大气量氨分解制氢装置，其特征在于，所述杆轴件的外壁上具有多个扰流扇叶，所述扰流扇叶位于催化板料件内侧；扰流扇叶能够随着杆轴件旋转并将气流引向催化板料件表面。
5.根据权利要求2所述的节能型大气量氨分解制氢装置，其特征在于，所述催化板料件包括外框架、催化剂板体、底环板和导筒；
所述导筒设在外框架顶部并用于供杆轴件穿过，外框架内部的气流经导筒排出；
所述外框架为棱台状结构且外框架四周侧壁上均开设有安装槽，催化剂板体为多个并对应安装在催化剂板体内侧；
所述底环板设在外框架底端部并与承托环顶边相连接。
6.根据权利要求5所述的节能型大气量氨分解制氢装置，其特征在于，所述分流盘下侧部设有催发分解组件且催发分解组件边缘部与承托环相连接，所述加热棒为多个并且均布在催发分解组件的内壁上。
7.根据权利要求2所述的节能型大气量氨分解制氢装置，其特征在于，所述分解罐体顶部具有与之匹配的顶盖体且杆轴件和扰流电机均设在顶盖体上，所述承托环外壁与分解罐体内壁上下滑动配合。
8.根据权利要求1-7任一项所述的节能型大气量氨分解制氢装置，其特征在于，输料管件包括前管体、后管体和U型换热管；
所述换热箱顶部具有可拆卸的上盖，所述U型换热管设在换热箱内部并能够与换热箱内部的气流换热；
U型换热管一端在上盖处与前管体的一端相连接；前管体另一端与存储管体相连接；
所述后管体一端与U型换热管远离前管体的端部在上盖上相连通，所述后管体另一端与分解罐体底部相连接。
9.根据权利要求8所述的节能型大气量氨分解制氢装置，其特征在于，所述后管体的内壁上具有隔热层，隔热层的端部具有密封垫，所述密封垫与后管体的端部通过螺钉紧固连接。
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