CN116272714A - 一种氨分解微通道反应板及反应器和氨分解制氢方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种氨分解微通道反应板及反应器和氨分解制氢方法，涉及氨分解制氢领域。该氨分解微通道反应板包括反应板本体以及开设在反应板本体上的微通道结构，微通道结构包括由下至上依次连通的预热室、微反应通道、气液分离通道和气体收集室。将预热、分解、气液分离和产物收集融为一体，结构简单，合理利用热量分布，降低流体的输入功耗，提高了热量使用效率。该氨分解微通道反应器，包括依次层叠设置的第一盖板、第一石墨片、氨分解微通道反应板、第二石墨片和第二盖板，反应器结构紧凑，可用于小流量制氢场合，并采用层叠的方式进行装配，拆装及负载催化剂简便；模块化程度高，可通过叠加反应板的方式增大反应规模；结构简单，成本低。

Description

一种氨分解微通道反应板及反应器和氨分解制氢方法
技术领域
本发明涉及氨分解制氢技术领域，具体涉及一种氨分解微通道反应板及反应器和氨分解制氢方法。
背景技术
能源是社会经济的高速发展的物质基础，随着化石燃料等不可再生能源的日益枯竭，人们迫切需要开发出可替代化石燃料的清洁能源。氢能被誉为21世纪最具有发展前景的二次能源，H2的燃烧焓为142MJ/kg，燃烧产物是水，符合绿色化学无污染、零排放的理念。
氨分解制氢(2NH3＝N2+3H2)与天然气、液化石油气、甲醇等储氢原料制氢相比具有以下优点：(1)NH3在20℃、0.8MPa的条件下可以以液态的形式储存和运输；(2)NH3具有较大的能量密度(3000Wh/kg)和较高的氢容量(17wt.％)；(3)NH3分解产物仅为氢气和氮气，无COx和NOx，选用合适的吸收剂，未分解的NH3可被有效吸收；(4)NH3的生产、储存和运输技术成熟。因此，NH3是一种高效、清洁和安全的制氢、储存和运输载体。
目前的氨分解制氢反应器多采用热分解炉，如中国专利文献CN205011382U公开了一种氨分解制氢设备，包括外壳、换热器、分解炉，通过将高热氢氮混合气和气态氨气在换热器内进行热交换，使进入分解炉内的氨气温度提高，有利于气态氨气的分解；又如中国专利文献CN210528460U公开了一种氨分解制氢装置，包括热交换器、热分解炉、冷却器及两个干燥器，既可采用氢气吹扫干燥器进行再生，也可改用氮气进行干燥器再生处理，使用的灵活性更高。然而采用热分解炉具有体积大、传热效率低等缺点。
微反应器由于具有体积小，传热效率高、响应时间短、温度分布均匀等特点而具有广阔的应用前景，如何提供一种结构简单的流速和浓度分布均匀性高、流体流动压降低的氨分解微通道反应器成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中氨分解制氢反应器体积大、传热效率低下的缺陷，从而提供一种氨分解微通道反应板及反应器和氨分解制氢方法。
第一方面，本发明提供一种氨分解微通道反应板，包括反应板本体以及开设在所述反应板本体上的微通道结构，所述微通道结构包括由下至上依次连通的预热室、微反应通道、气液分离通道和气体收集室，所述气液分离通道内设置有阻液挡板，所述阻液挡板与所述气液分离通道的侧壁之间留有供气体通过的通道。
进一步地，所述阻液挡板呈三棱柱状，且所述三棱柱的一尖端朝向所述微反应通道。
进一步地，所述气液分离通道包括由下至上依次连接的进口过渡段、直管段和出口段，所述进口过渡段与所述微反应通道连接，且由下至上宽度逐渐增大，所述出口段的宽度小于所述直管段，所述阻液挡板位于所述进口过渡段与直管段相接处。
进一步地，所述预热室和气体收集室的形状为矩形凹槽，所述预热室的宽度为30-35mm，长度为10-12mm，所述气体收集室的宽度为30-35mm，长度为10-12mm；所述微反应通道的宽度为2-4mm，长度为60-65mm；所述气液分离通道中，所述进口过渡段的进口宽度为2-4mm，出口宽度为4-8mm，长度为10-15mm；所述直管段的宽度为4-8mm，长度为25-30mm；所述出口段的宽度为2-4mm，长度为5-10mm；所述阻液挡板的宽度为2-4mm。
进一步地，所述微反应通道和气液分离通道的数量为5-8条。
进一步地，所述预热室、微反应通道、气液分离通道和气体收集室的深度均为2mm。
进一步地，所述的氨分解微通道反应板还包括：加热棒和热电偶，所述加热棒和热电偶嵌入所述反应板本体内且位于所述微通道结构的背面。
进一步地，所述反应板本体的材质为不锈钢。
进一步地，所述微反应通道为直管式微反应通道。
进一步地，所述微反应通道内负载有Ru/La0.4 Ce0.6 O1.8催化剂。
第二方面，本发明提供一种氨分解微通道反应器，包括所述的氨分解微通道反应板。
进一步地，所述的氨分解微通道反应器包括依次层叠设置的第一盖板、第一石墨片、所述氨分解微通道反应板、第二石墨片和第二盖板，所述第一石墨片和第二石墨片将所述氨分解微通道反应板的正反面密封，所述第一盖板上开设有盖板出口，所述第一石墨片上开设有石墨片出口，所述盖板出口和石墨片出口均与所述气体收集室连通，所述第二盖板上开设有盖板进口，所述第二石墨片上开设有石墨片进口，所述盖板进口和石墨片进口均与所述预热室连通。
进一步地，所述第一盖板和第二盖板均为不锈钢板。
进一步地，所述第一盖板和第二盖板通过螺栓连接。
进一步地，所述第一盖板和第二盖板的厚度为5mm。
进一步地，所述第一石墨片和第二石墨片的厚度为2mm。
进一步地，所述第一盖板上开设有第一盖板定位孔，第一石墨片上开设有第一石墨片定位孔，所述氨分解微通道反应板上开设有反应板定位孔，所述第二石墨片上开设有第二石墨片定位孔，所述第二盖板上开设有第二盖板定位孔，所述第一盖板定位孔、第一石墨片定位孔、反应板定位孔、第二石墨片定位孔和第二盖板定位孔相互贯通。
进一步地，所述第一盖板上开设有第一盖板螺栓安装孔，所述第二盖板上开设有第二盖板螺栓安装孔，螺栓贯穿所述第一盖板螺栓安装孔和第二盖板螺栓安装孔并通过螺母紧固。
进一步地，所述第一盖板上连接出气管，所述出气管与所述盖板出口连通，所述第二盖板上连接进料管，所述进料管与所述盖板进口连通。
第三方面，本发明提供一种氨分解制氢方法，使用所述的氨分解微通道反应器进行。
进一步地，反应温度为300～400℃，空速为1500～10000h-1。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的氨分解微通道反应板，将预热、分解、气液分离和产物收集融为一体，反应物氨气通入预热室进行预热后进入微反应通道，在催化剂的作用下发生分解反应生成氢气和氮气，氢气和氮气与夹杂的氨气进入气液分离通道，未反应的氨气遇到阻液挡板凝聚成液滴回流至微反应通道内继续分解，实现氨气和产物气体的分离，氢气和氮气经过阻液挡板与气液分离通道的侧壁之间预留的气道流出，最终进入气体收集室流出。将多步骤单元合并一起，结构简单，合理利用热量分布，降低流体的输入功耗，提高了热量使用效率。
2.本发明提供的氨分解微通道反应板，阻液挡板呈三棱柱状，且三棱柱的一尖端朝向微反应通道，该结构增强了氨气与气体分离能力，使未反应完全的氨气回流，增大反应效率，同时降低后续分离能耗。
3.本发明提供的氨分解微通道反应板，气液分离通道包括由下至上依次连接的进口过渡段、直管段和出口段，通过设置进口过渡段使得直管段的宽度大于微反应通道，同时控制出口段的宽度小于直管段，该结构的设置更有利于产物气体的流出，从而进一步促进氨气分解，加快反应进程，提高产物气体收率。
4.本发明提供的氨分解微通道反应器，包括依次层叠设置的第一盖板、第一石墨片、氨分解微通道反应板、第二石墨片和第二盖板，反应器结构紧凑，可用于小流量制氢场合，并采用层叠的方式进行装配，拆装及负载催化剂简便；模块化程度高，可通过叠加反应板的方式增大反应规模；结构简单，成本低，温控精确使得反应器内的温度梯度小，能够为催化剂提供优良的反应环境，有效地提高反应器的传热传质性能和反应效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的氨分解微通道反应板的结构示意图；
图2为本发明实施例1提供的氨分解微通道反应器的结构示意图；
图3为本发明实施例1提供的氨分解微通道反应器中第一盖板的结构示意图；
图4为本发明实施例1提供的氨分解微通道反应器中第二盖板的结构示意图；
图5为本发明实施例1提供的氨分解微通道反应器中第一石墨片的结构示意图；
图6为本发明实施例1提供的氨分解微通道反应器中第二石墨片的结构示意图；
图7为本发明实施例1提供的氨分解微通道反应器在不同催化剂下的氨气转化率；
图8为本发明实施例1提供的氨分解微通道反应器在反应时间下的氨气转化率；
图9为本发明实施例1提供的氨分解微通道反应器在不同空速下的氨气转化率；
图10为本发明实施例1提供的氨分解微通道反应器及其他两种反应器的氨气转化率。
附图标记说明：
1-第一盖板；11-第一盖板螺栓安装孔；12-出气管；13-第一盖板定位孔；2-第一石墨片；21-石墨片出口；22-第一石墨片定位孔；3-氨分解微通道反应板；31-预热室；32-微反应通道；33-气液分离通道；34-气体收集室；35-阻液挡板；36-加热棒通孔；37-热电偶通孔；38-氨气进口；39-反应板定位孔；4-第二石墨片；41-石墨片进口；42-第二石墨片定位孔；5-第二盖板；51-第二盖板螺栓安装孔；52-进料管；53-第二盖板定位孔。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
如图1所示，本发明提供一种氨分解微通道反应板，包括反应板本体以及开设在反应板本体上的微通道结构，微通道结构包括由下至上依次连通的预热室31、微反应通道32、气液分离通道33和气体收集室34，气液分离通道33内设置有阻液挡板35，阻液挡板35与气液分离通道33的侧壁之间留有供气体通过的通道。
本发明提供的氨分解微通道反应板，将预热、分解、气液分离和产物收集融为一体，反应物氨气通入预热室31进行预热后进入微反应通道32，在催化剂的作用下发生分解反应生成氢气和氮气，氢气和氮气与夹杂的氨气液滴进入气液分离通道33，未反应的氨气遇到阻液挡板35凝聚成液滴回流至微反应通道32内继续分解，实现氨气和产物气体的分离，氢气和氮气经过阻液挡板35与气液分离通道33的侧壁之间预留的气道流出，最终进入气体收集室34流出。将多步骤单元合并一起，结构简单，合理利用热量分布，降低流体的输入功耗，提高了热量使用效率。
预热室31用于对通入其内的反应物氨气进行预热，具体可通过设置在反应器本体内预热室31背面的加热装置(如加热棒和热电偶)进行预热，本发明不对预热室31的形状做出限制，作为一种可选实施方式，预热室31的形状为矩形凹槽。优选的，预热室31的宽度为30-35mm，长度为10-12mm。
微反应通道32是发生氨分解的场所，具体发生的反应为：2NH3＝N2+3H2。微反应通道32的进口与预热室31连通，预热后的氨气进入微反应通道32发生上述反应，生成氢气和氮气。
本发明对微反应通道32的数量、形状和负载的催化剂不作出限制，可根据实际需要进行调整。作为本发明的可选实施方式，微反应通道32的数量为5-8条，微反应通道32的宽度为2-4mm，长度为60-65mm；微反应通道32为直管式微反应通道；微反应通道32内负载有Ru/La0.4 Ce0.6 O1.8催化剂。采用多条微反应通道能保证在个别通道发生堵塞时依然具有较强的产气能力。发生分解反应的温度可由设置在反应器本体内微反应通道下背面的加热装置(如加热棒和热电偶)提供。
气液分离通道33的进口与微反应通道32的出口连通，出口与气体收集室34连通，用于将微反应通道32内生成的氢气和氮气与其中夹在的未反应氨气进行分离，使氨气落回微反应通道32继续反应。正常运行时气液分离通道33背面不设置加热装置，由此与微反应通道32区域形成温差，增强氨气的冷凝效果，促进气液分离。
本发明对气液分离通道33的数量、形状和阻液挡板的形状不作出限制，可根据实际需要进行调整。
作为本发明的可选实施方式，阻液挡板35呈三棱柱状，且三棱柱的一尖端朝向微反应通道32。该结构增强了氨气与气体分离能力，使未反应完全的氨气回流，增大反应效率，同时降低后续分离能耗。
作为本发明的可选实施方式，气液分离通道33包括由下至上依次连接的进口过渡段、直管段和出口段，进口过渡段与微反应通道32连接，且由下至上宽度逐渐增大，出口段的宽度小于直管段，阻液挡板35位于进口过渡段与直管段相接处。该结构的设置更有利于产物气体的流出，从而进一步促进氨气分解，加快反应进程，提高产物气体收率。优选的，气液分离通道33中，进口过渡段的进口宽度为2-4mm，出口宽度为4-8mm，长度为10-15mm；直管段的宽度为4-8mm，长度为25-30mm；出口段的宽度为2-4mm，长度为5-10mm；阻液挡板的宽度为2-4mm。
气体收集室34与气液分离通道33的出口连通，用于收集氨分解反应生成的气体产物。本发明不对气体收集室34的形状做出限制，作为一种可选实施方式，气体收集室34的形状为矩形凹槽。优选的，气体收集室34的宽度为30-35mm，长度为10-12mm。
作为本发明的可选实施方式，预热室31、微反应通道32、气液分离通道33和气体收集室34的深度均为2mm。
作为本发明的可选实施方式，氨分解微通道反应板还包括：加热棒和热电偶，加热棒和热电偶嵌入反应板本体内且位于微通道结构的背面。例如可在反应板本体上开设用于内嵌加热棒和热电偶的加热棒通孔36和热电偶通孔37。可以理解的是，反应器正常运行时，加热棒和热电偶主要为预热室31和微反应通道32部分提供热量，而当气液分离通道33发生堵塞时，也可通过设置在其背面的加热棒和热电偶进行加热使通道畅通。与传统的换热和利用尾气燃烧提供热量的方式相比，电加热的方式能够使反应系统快速启动，还可通过K型热电偶配合PID控制器实现反应温度的监控。
作为本发明的可选实施方式，反应板本体的材质为不锈钢，如316L不锈钢。
如图2～6所示，本发明还提供一种氨分解微通道反应器，包括前述氨分解微通道反应板。
作为本发明的可选实施方式，氨分解微通道反应器包括依次层叠设置的第一盖板1、第一石墨片2、氨分解微通道反应板3、第二石墨片4和第二盖板5，第一石墨片2和第二石墨片4将氨分解微通道反应板3的正反面密封，第一盖板1上开设有盖板出口，第一石墨片2上开设有石墨片出口21，盖板出口和石墨片出口21均与气体收集室34连通，第二盖板5上开设有盖板进口，第二石墨片4上开设有石墨片进口41，盖板进口和石墨片进口41均与预热室31连通，具体而言，盖板进口和石墨片41进口均与预热室31中开设的氨气进口38连通。
反应器结构紧凑，可用于小流量制氢场合，并采用层叠的方式进行装配，拆装及负载催化剂简便；模块化程度高，可通过叠加反应板的方式增大反应规模；结构简单，成本低，温控精确使得反应器内的温度梯度小，能够为催化剂提供优良的反应环境，有效地提高反应器的传热传质性能和反应效率。
第一盖板1和第二盖板5用于对反应板进行封装，本发明对其形状、大小和材质等均不作出限制。
作为本发明的可选实施方式，第一盖板1和第二盖板5均为不锈钢板。第一盖板1和第二盖板5通过螺栓连接。具体而言，第一盖板1上开设有第一盖板螺栓安装孔11，第二盖板5上开设有第一盖板螺栓安装孔51，螺栓贯穿第一盖板螺栓安装孔11和第一盖板螺栓安装孔51并通过螺母紧固。
作为本发明的可选实施方式，第一盖板1和第二盖板5的厚度为5mm。
作为本发明的可选实施方式，第一盖板1上连接出气管12，出气管12与盖板出口连通，第二盖板5上连接进料管52，进料管52与盖板进口连通。进料管52用于将反应原料氨气通入预热室31中，出气管12用于将气体收集室34内的气体产物导出。
第一石墨片2和第二石墨片4对反应板起到保温作用。本发明对其形状、大小等均不作出限制，能够将氨分解微通道反应板3的正反面密封即可。
作为本发明的可选实施方式，第一石墨片2和第二石墨片4的厚度为2mm。
本发明对各部件之间的连接方式不作出限制，作为本发明的一种可选实施方式，第一盖板1上开设有第一盖板定位孔13，第一石墨片2上开设有第一石墨片定位孔22，氨分解微通道反应板3上开设有反应板定位孔39，第二石墨片4上开设有第二石墨片定位孔42，第二盖板5上开设有第二盖板定位孔53，第一盖板定位孔13、第一石墨片定位孔22、反应板定位孔39、第二石墨片定位孔42和第二盖板定位孔53相互贯通。通过各部件上开设的定位孔便于安装定位。
具体实施方案
以下将结合一个具体实施例对本发明技术方案作进一步说明。
实施例1
如图1～6所示，本实施例提供一种氨分解微通道反应器，由从前至后依次层叠设置的第一盖板1、第一石墨片2、氨分解微通道反应板3、第二石墨片4和第二盖板5组成。
氨分解微通道反应板3，由反应板本体以及开设在反应板本体上的微通道结构组成，微通道结构由从下至上依次连通的预热室31、微反应通道32、气液分离通道33和气体收集室34组成，其中，预热室31和气体收集室34的形状为矩形凹槽；预热室31内开设氨气进口38；微反应通道32为直管式微反应通道，微反应通道32内负载有Ru/La0.4 Ce0.6 O1.8催化剂；气液分离通道33内设置有阻液挡板35，阻液挡板35与气液分离通道33的侧壁之间留有供气体通过的通道，阻液挡板35呈三棱柱状，且三棱柱的一尖端朝向微反应通道32，气液分离通道33由从下至上依次连接的进口过渡段、直管段和出口段组成，进口过渡段与微反应通道32连接，且由下至上宽度逐渐增大，出口段的宽度小于直管段，阻液挡板35位于进口过渡段与直管段相接处；在反应板本体上预热室31、微反应通道32、气液分离通道33和气体收集室34的背面分别开设用于内嵌加热棒和热电偶的加热棒通孔36和热电偶通孔37。
氨分解微通道反应板3的尺寸为40mm×140mm，厚度为10mm；材质为316L不锈钢；预热室31的宽度为32mm，长度为10mm；气体收集室34的宽度为32mm，长度为10mm；微反应通道32和气液分离通道33的数量为5条；微反应通道32的宽度为2mm，长度为60mm；气液分离通道33中，进口过渡段的进口宽度为2mm，出口宽度为4mm，长度为15mm；直管段的宽度为4mm，长度为25mm；出口段的宽度为2mm，长度为5mm；阻液挡板35的宽度为2mm；预热室31、微反应通道32、气液分离通道33和气体收集室34的深度均为2mm；加热棒通孔36有4个，直径6mm；热电偶通孔37有4个，直径1.2mm。
第一石墨片2和第二石墨片4将氨分解微通道反应板3的正反面密封，第一盖板1上开设有盖板出口，第一石墨片2上开设有石墨片出口21，盖板出口和石墨片出口21均与气体收集室34连通，第二盖板2上开设有盖板进口21，第二石墨片4上开设有石墨片进口41，盖板进口21和石墨片进口41均与预热室31中开设的氨气进口38连通，第一盖板1上连接出气管12，出气管12与盖板出口连通，第二盖板5上连接进料管52，进料管52与盖板进口连通。
第一盖板1和第二盖板5的尺寸为50mm×150mm，厚度为5mm；材质为不锈钢板；出气管12和进料管52也均为不锈钢管；第一盖板1上开设有第一盖板螺栓安装孔11，第二盖板5上开设有第一盖板螺栓安装孔51，螺栓贯穿第一盖板螺栓安装孔11和第一盖板螺栓安装孔51并通过螺母紧固。
第一石墨片2和第二石墨片4的尺寸为35mm×130mm，厚度为2mm。
第一盖板1上开设有第一盖板定位孔13，第一石墨片2上开设有第一石墨片定位孔22，氨分解微通道反应板3上开设有反应板定位孔39，第二石墨片4上开设有第二石墨片定位孔42，第二盖板5上开设有第二盖板定位孔53，第一盖板定位孔13、第一石墨片定位孔22、反应板定位孔39、第二石墨片定位孔42和第二盖板定位孔53相互贯通。
本实施例还提供使用前述氨分解微通道反应器进行氨分解制氢的方法，具体是将氨气由进料管52加入到预热室31中，产物气体由气体收集室34经出气管12导出。
实验例1
空速为12000h-1的工作条件下，采用实施例1提供的氨分解微通道反应器在不同反应温度、不同Ru/Lax Cex-1 Oy配比条件下进行实验。
采用排水法，收集氨分解产物H2与N2。通过计量时间，测算生成气体流量，即为氨分解流量，从而计算得到氨气转化率。由于氨气极易溶于水，为避免未分解的氨气溶解与水中，通过向排水中滴加酚酞溶液，确保水中无氨气溶解。同时也说明该微通道反应器有良好的分离氨气与产物的能力。
从图7中可以看出随着反应温度的升高，由于氨分解反应是吸热反应使得氨转化率增大，并且当反应温度高于450℃时，Ru/La0.4 Ce0.6 O1.8催化剂NH3转化率为最高。NH3转化率顺序如下：Ru/La0.4 Ce0.6 O1.8>Ru/La0.5 Ce0.5 O1.75>Ru/La0.3 Ce0.7 O1.85>Ru/La0.1 Ce0.9O1.95≈Ru/CeO2。当反应温度为450℃、空速为12000h-1条件下，本发明使用Ru/La0.4 Ce0.6O1.8可提供较高的氨转化率98.81％。
实验例2
使用Ru/La0.4 Ce0.6 O1.8催化剂，在450℃，空速12000h-1的条件下，采用实施例1提供的氨分解微通道反应器进行实验。从图8中可以看出随反应时间的增长，氨转化率依然维持在97％以上。也即，在反应温度为450℃、空速为12000h-1的条件下，实施例1提供的氨分解微通道反应器使用Ru/La0.4 Ce0.6 O1.8可稳定运行45h以上。
实验例3
使用Ru/La0.4 Ce0.6 O1.8催化剂，采用实施例1提供的氨分解微通道反应器在不同反应温度、不同空速的条件下进行实验。从图9中可以看出随着空速的降低，在相同温度下，氨气因停留时间延长，氨转化率升高。并且当反应温度升高时，过低的空速会使得催化剂因结焦而失活。因此当反应温度为400℃、空速为1000h-1的条件下，实施例1提供的氨分解微通道反应器使用Ru/La0.4 Ce0.6 O1.8可提供持久且稳定的氨转化率76％。
实验例4
使用Ru/La0.4 Ce0.6 O1.8催化剂，在400℃、空速为1000h-1的条件下采用实施例1提供的氨分解微通道反应器及其他微通道反应器进行实验，其他微通道反应器包括普通直通型微通道反应器(无变径，其他条件与实施例1相同)以及在实施例1的基础上去除阻液挡板后的氨分解微通道反应器。从图10中可以看出反应器变径可利于氨的分解为氮气及氢气。本发明实施例1使用的氨分解微通道反应器较普通直通型微通道反应器可提高20％氨转化效率。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种氨分解微通道反应板，其特征在于，包括反应板本体以及开设在所述反应板本体上的微通道结构，所述微通道结构包括由下至上依次连通的预热室、微反应通道、气液分离通道和气体收集室，所述气液分离通道内设置有阻液挡板，所述阻液挡板与所述气液分离通道的侧壁之间留有供气体通过的通道。
2.根据权利要求1所述的氨分解微通道反应板，其特征在于，所述阻液挡板呈三棱柱状，且所述三棱柱的一尖端朝向所述微反应通道。
3.根据权利要求1所述的氨分解微通道反应板，其特征在于，所述气液分离通道包括由下至上依次连接的进口过渡段、直管段和出口段，所述进口过渡段与所述微反应通道连接，且由下至上宽度逐渐增大，所述出口段的宽度小于所述直管段，所述阻液挡板位于所述进口过渡段与直管段相接处。
4.根据权利要求3所述的氨分解微通道反应板，其特征在于，
所述预热室和气体收集室的形状为矩形凹槽，所述预热室的宽度为30-35mm，长度为10-12mm，所述气体收集室的宽度为30-35mm，长度为10-12mm；
所述微反应通道的宽度为2-4mm，长度为60-65mm；
所述气液分离通道中，所述进口过渡段的进口宽度为2-4mm，出口宽度为4-8mm，长度为10-15mm；所述直管段的宽度为4-8mm，长度为25-30mm；所述出口段的宽度为2-4mm，长度为5-10mm；所述阻液挡板的宽度为2-4mm；
所述微反应通道和气液分离通道的数量为5-8条；
所述预热室、微反应通道、气液分离通道和气体收集室的深度均为2mm；
所述反应板本体的材质为不锈钢；
所述微反应通道为直管式微反应通道；
所述微反应通道内负载有Ru/La0.4 Ce0.6 O1.8催化剂。
5.根据权利要求1所述的氨分解微通道反应板，其特征在于，还包括：加热棒和热电偶，所述加热棒和热电偶嵌入所述反应板本体内且位于所述微通道结构的背面。
6.一种氨分解微通道反应器，其特征在于，包括权利要求1～5任一项所述的氨分解微通道反应板。
7.根据权利要求6所述的氨分解微通道反应器，其特征在于，包括依次层叠设置的第一盖板、第一石墨片、所述氨分解微通道反应板、第二石墨片和第二盖板，所述第一石墨片和第二石墨片将所述氨分解微通道反应板的正反面密封，所述第一盖板上开设有盖板出口，所述第一石墨片上开设有石墨片出口，所述盖板出口和石墨片出口均与所述气体收集室连通，所述第二盖板上开设有盖板进口，所述第二石墨片上开设有石墨片进口，所述盖板进口和石墨片进口均与所述预热室连通。
8.根据权利要求7所述的氨分解微通道反应器，其特征在于，
所述第一盖板和第二盖板均为不锈钢板；
所述第一盖板和第二盖板通过螺栓连接；
所述第一盖板和第二盖板的厚度为5mm；
所述第一石墨片和第二石墨片的厚度为2mm。
9.一种氨分解制氢方法，其特征在于，使用权利要求6～8任一项所述的氨分解微通道反应器进行。
10.根据权利要求9所述的氨分解制氢方法，其特征在于，反应温度为300～400℃，空速为1500～10000h-1。
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