CN117380099A - 一种含有多组感应线圈的氨分解反应器及系统 - Google Patents
一种含有多组感应线圈的氨分解反应器及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117380099A CN117380099A CN202311486692.0A CN202311486692A CN117380099A CN 117380099 A CN117380099 A CN 117380099A CN 202311486692 A CN202311486692 A CN 202311486692A CN 117380099 A CN117380099 A CN 117380099A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- channel
- ammonia
- communicated
- induction coil
- pipeline
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 225
- 230000006698 induction Effects 0.000 title claims abstract description 105
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 66
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 title claims abstract description 63
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 claims abstract description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 40
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 17
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 13
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 12
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 9
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000004964 aerogel Substances 0.000 claims description 6
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 36
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 14
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 10
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 6
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 5
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 4
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] Chemical compound [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 229910001026 inconel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/0015—Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/0285—Heating or cooling the reactor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/04—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of inorganic compounds, e.g. ammonia
- C01B3/047—Decomposition of ammonia
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00008—Controlling the process
- B01J2208/00017—Controlling the temperature
- B01J2208/00433—Controlling the temperature using electromagnetic heating
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
本申请公开了一种含有多组感应线圈的氨分解反应器及系统,包括第一本体和第二本体,第一本体和第二本体的外壁上缠绕设置有第一感应线圈和第二感应线圈,第一感应线圈和第二感应线圈均与交流电电连通,第一本体中设置有第一通道,第一通道分别与第一本体上的氨气入口和第一对接口连通;第二本体中设置有第二通道,第二通道分别与第二本体上的第二对接口和混合气出口连通;第一本体和第二本体之间存在间距并且并排设置,第一对接口和第二对接口彼此连通,第一通道与第二通道的长度之和大于第一本体和第二本体的长度之和。本申请所述的含有多组感应线圈的氨分解反应器及系统,提高了反应器的结构紧凑度以及氨气的加热效率,提高了氨气的分解效率。
Description
技术领域
本发明涉及清洁能源设备技术领域,具体涉及一种含有多组感应线圈的氨分解反应器及系统。
背景技术
氨不仅是重要的无机化工产品,其作为氢载体也具有独特的优势。氨易于液化,具有刺激性气味、不可燃且低浓度下无毒害、储氢密度高、生产储运技术成熟,并且制氢过程中无碳排放,是一种高效、清洁和安全的储氢载体;通过分解氨气来制备氢气也是一种可行有效的制氢技术路线之一;现有技术通常使用氨分解反应器来分解氨气,完成对氢气和氮气的制备;在氨分解反应过程中,通常需要对氨气进行高温加热,提供所需的热量从而促进氨气的受热分解;而现有的氨分解反应器通常采用发热电阻丝或者发热电阻带发热,通过热辐射来为氨分解提供热量,并且现有的氨分解反应器通常体积较大,对氨分解催化剂依赖较大,氨气分解过程中分解效率和加热效率不高。
中国专利CN116651333A公开了一种氨氢燃料制备装置及方法,包括反应器、催化剂、导热管、金属线圈和电源;催化剂位于反应器本体内部,导热管穿过反应器本体并且对反应器本体进行加热,电源为金属线圈供电后在反应器本体周围产生磁场,通过也氨气为原料,在导热管和金属线圈以及催化剂的共同作用下对氨气进行加热分解制氢;提高了氨气的加热效果;然而该氨氢燃料制备装置对反应器本体的体积仍有较高要求,并且需要外部导热管来辅助加热,氨分解过程整体能耗较大且分解效率不高。
发明内容
针对现有技术中的氨分解反应设备中,存在着氨气分解效率不高,反应器体积较大,对温度和催化剂要求较高等缺陷;提供一种氨气分解效率高且体积紧凑的含有多组感应线圈的氨分解反应器及系统。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是:一种含有多组感应线圈的氨分解反应器,包括第一本体和第二本体,第一本体上设置有氨气入口和第一对接口,第一本体的外壁上缠绕设置有第一感应线圈,第一本体中设置有第一通道,第一通道的一端与氨气入口连通,第一通道的另一端与第一对接口连通;第一感应线圈与交流电源电连通;第一本体的制造材料为金属材料;第二本体上设置有第二对接口和混合气出口,第二本体的外壁上缠绕设置有第二感应线圈,第二本体中设置有第二通道,第二通道的一端与第二对接口连通,第二通道的另一端与混合气出口连通,第二感应线圈与交流电源电连通;第二本体的制造材料为金属材料;第一本体和第二本体彼此并排设置,第一本体和所述第二本体之间存在间距,第一对接口和第二对接口彼此连通,第一通道与第二通道的长度之和大于第一本体和第二本体的长度之和。
进一步的,第一通道包括互相连通的第一管道和第二管道,第一管道和第二管道均位于第一本体内部,第二管道套设在第一管道的外部,第一管道还与氨气入口连通,第二管道还与第一对接口连通;第二通道包括互相连通的第一流道和第二流道,第一流道和第二流道均位于第二本体内部,第二流道套设在第一流道的外部,第一管道还与混合气出口连通,第二管道还与第二对接口连通。
进一步的,第一管道的长度大于第二管道的长度,第二管道的长度大于第一本体的长度;第一流道的长度大于第二流道的长度,第二流道的长度大于第二本体的长度。
进一步的,第二流道中设置有多个分隔板,分隔板上设置有多个通孔。
进一步的,在所述第二流道中,相邻两个分隔板之间的部分填充有催化剂。
进一步的,第一本体和第一通道之间填充有第一保温层,第一保温层的导热率小于0.05W/(m.K),第一保温层上覆盖有气凝胶层;第二本体和第二通道之间填充有第二保温层,第二保温层的导热率小于0.03W/(m.K),第二保温层上覆盖有气凝胶层。
进一步的,第一感应线圈和第二感应线圈互相电连通。
进一步的,第一感应线圈的圈数小于第二感应线圈的圈数。
进一步的,第一本体和第二本体之间的最小直线距离大于或者等于30厘米。
本申请还公开了一种包括上述含有多组感应线圈的氨分解反应器的氨分解反应系统,还包括:
氨气供应系统,氨气供应系统与所述氨气入口连通,氨气供应系统用于向第一本体中的第一通道引入氨气;
纯化系统,纯化系统与混合气出口连通,纯化系统用于去除从混合气出口排出的经过分解后的氢氮混合气中残留的氨气;
混合气收集装置,混合气收集装置与纯化系统连接,混合气收集装置用于收集经过纯化系统纯化后的氢氮混合气。
本发明所述的一种含有多组感应线圈的氨分解反应器,通过将外表面缠绕设置有感应线圈的本体并排设置,并且在第一本体和第二本体内分别设置第一通道和第二通道,其中第一通道和第二通道的长度之和大于第一本体和第二本体的长度之和,延长了氨气的流动距离,使得氨气能够更充分的受热,且在氨气进行分解之前能够充分预热,这样氨气在催化剂作用下能够更充分的发生分解反应;同样的通过电磁感应的方式对第一本体和第二本体进行加热,相比于传统的电加热或者气体加热,加热效率更高,第一本体和第二本体在电磁感应的环境中,相比于传统的电加热或者气体加热,能够更快的升温,进而氨气分解也更充分,减少了混合气体中残留氨气的含量,也减少了对氨分解催化剂用量和第一本体的体积或者第二本体的体积的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式,下面将对具体实施方式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为本发明所述的含有多组感应线圈的氨分解反应器的结构示意图;
图2为本发明所述的含有多组感应线圈的氨分解反应器的第一本体的结构示意图;
图3为本发明所述的含有多组感应线圈的氨分解反应器的第二本体的结构示意图;
图4为本发明所述的另一种含有多组感应线圈的氨分解反应器的结构示意图。
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。
如图1所示,本发明所述的一种含有多组感应线圈的氨分解反应器,包括第一本体1和第二本体2,
所述第一本体1上设置有氨气入口10和第一对接口11,所述第一本体1的外壁上缠绕设置有第一感应线圈12,所述第一本体1中设置有第一通道13,所述第一通道13的一端与所述氨气入口10连通,所述第一通道13的另一端与所述第一对接口11连通;所述第一感应线圈12与交流电源电连通;所述第一本体1的制造材料为金属材料;
所述第二本体2上设置有第二对接口20和混合气出口21,所述第二本体2的外壁上缠绕设置有第二感应线圈22,所述第二本体2中设置有第二通道23,所述第二通道23的一端与所述第二对接口20连通,所述第二通道23的另一端与所述混合气出口21连通,所述第二感应线圈22与交流电源电连通;所述第二本体2的制造材料为金属材料;
所述第一本体1和所述第二本体2彼此并排设置,所述第一本体1和所述第二本体2之间存在间距,所述第一对接口11和所述第二对接口20彼此连通,所述第一通道13与所述第二通道23的长度之和大于所述第一本体1和所述第二本体2的长度之和。
本发明所述的一种含有多组感应线圈的氨分解反应器,通过将外表面缠绕设置有感应线圈的本体并排设置,并且在第一本体和第二本体内分别设置第一通道和第二通道,其中第一通道和第二通道的长度之和大于第一本体和第二本体的长度之和,延长了氨气的流动距离,使得氨气能够更充分的受热,同样的通过电磁感应的方式对第一本体和第二本体进行加热,能够快速进行加热反应,加热效率更高,氨气分解也更充分,减少了混合气体中残留氨气的含量,也减少了对氨分解催化剂用量和性能的需求。
如图2所示,所述第一本体1为圆柱形结构,所述第一本体1的制造材料为金属材料,例如奥氏体铬镍不锈钢;所述第一本体1的氨气入口10设置在所述第一本体1的其中一端,所述氨气入口10用于将氨气引入所述第一本体1内部,所述第一通道13位于所述第一本体1的内部,所述第一通道13包括互相连通的第一管道131和第二管道132,所述第一管道131和所述第二管道132位于所述第一本体1内部,所述第一管道131朝向靠近所述氨气入口10的方向延伸设置,所述第一管道131的一端与所述氨气入口10连通,所述第一管道131的另一端与所述第二管道132连通,所述第一管道131的安装方向与所述第一通道13的延伸方向平行;为了使得在对氨气的加热过程中,氨气之间的热量能够彼此互相传递,从而更进一步地提高氨气的加热效果,具体的,所述第二管道132套设在所述第一管道131的外部,所述第二管道132的安装方向与所述第一管道131的延伸方向平行,所述第二管道132的另一端与所述第一对接口11连通;因此位于所述第二管道132中的经过加热后的氨气中的热量能够传递给位于所述第一管道131中通过所述氨气入口10进入的氨气,有利于提高所述第一管道131中氨气的热量,从而提高氨气的预热效果,也提高了管道中的热量利用率;所述第一感应线圈12缠绕设置在所述第一本体1的外壁上,与所述第一感应线圈12电连接的交流电源为三相交流电,所述交流电源的频率范围为10~30kHz;当所述第一感应线圈12与外部电源电连通时,由于所述第一感应线圈12螺旋缠绕在所述第一本体1上,电流能够顺着所述第一感应线圈12的延伸方向流动,并且在所述第一感应线圈12中产生不断变化的交变磁场;由于所述第一感应线圈12环绕着所述第一本体1设置,且所述第一本体1的制造材料为金属材料,在所述第一感应线圈12中产生不断变化的交变磁场时,在所述第一本体1的表面及产生切割交变磁力线,因为所述第一本体1为金属材料,在所述第一本体1上产生交变电流,交变电流使得所述第一本体1上产生的载流子高速无规则运动,第一本体1上的载流子互相碰撞、摩擦并且产生热量,进而对位于所述第一通道13中的氨气进行快速加热升温,达到对氨气的预热效果;为了减少加热过程中的热量损失,所述第一本体1和所述第一通道13之间填充有第一保温层14,所述第一保温层14能够承受1000℃的温度,所述第一保温层14的导热率小于0.05W/(m.K),所述第一保温层14为陶瓷材料,例如硅酸铝;优选的,所述保温层环绕覆盖在所述第一通道13的表面上,使得氨气在所述第一通道13流动时的能够充分受热,减少了氨气流动过程发生热量损失的可能性;加热后的氨气通过所述第一对接口11排出;进一步的,为了使得氨气能够更充分的受热分解,所述第一管道131的长度大于所述第二管道132的长度,所述第二管道132的长度大于所述第一本体1的长度,当所述氨气通过所述氨气入口10进入所述第一管道131中后,通过所述第二管道132进入所述第一对接口11并从所述第一本体1中排出,由于所述第一管道131和所述第二管道132的长度均大于所述第一本体1的长度,氨气在所述第一通道13中的流动距离相比于单纯通过所述第一本体1的直线距离较长,因此当所述第一感应线圈12与外部电源通电后,通过延长氨气的流动距离使得氨气在所述第一通道13中能够充分受热并且提高氨气的温度,并且由于所述第二管道132套设在所述第一管道131外部,使得所述第一通道13能够紧凑集成在所述第一本体1中,提高了所述第一本体1的整体集成紧凑程度,能够适用于多种应用场景的使用;更优选的,所述第一保温层14的外壁上覆盖有气凝胶层,以进一步降低所述第一保温层14的导热率,提高所述第一保温层14的保温效果,且通过采用第一感应线圈12与交流电源连通,通过电磁感应的方式对第一本体1进行加热的方式,相比于传统的电加热或者气体加热,所述第一感应线圈12与交流电连通后能够快速对所述第一本体1进行升温,提高了氨气的加热效果,由于所述第一管道131和所述第二管道132的长度均大于所述第一本体1的长度,使得氨气在所述第一本体1中能够更充分的预热,提高后续氨气分解的分解效果。
如图3所示,所述第二本体2为圆柱形结构,所述第二本体2的制造材料为金属材料,例如奥氏体铬镍不锈钢;所述第二本体2的混合气出口21设置在所述第二本体的其中一端,所述混合气出口21用于将由氨气经过分解后产生的氢氮混合气排出所述第二本体2;所述第二通道23位于所述第二本体2的内部,所述第二通道23包括互相连通的第一流道231和第二流道232,所述第一流道231和所述第二流道232均设置在所述第二本体2的内部,所述第一流道231朝向靠近所述混合气出口21的方向延伸,所述第一流道231的一端与所述混合气出口21连通,所述第一流道231的另一端与所述第二流道232连通,所述第一流道231的安装方向与所述第二通道23的延伸方向平行,所述第二流道232套设在所述第一流道231的外部,所述第二流道232的安装方向与所述第一流道131的延伸方向平行,所述第二流道232的另一端与所述第二对接口20连通,同样的,通过将所述第二流道232套设在所述第一流道231的外部,所述第二流道232内部的气体能够与位于所述第一流道231内部的气体之间发生热量交换,更好地促进氨气发生分解反应,减少混合气体中氨气的残留量;具体的,所述第二流道232中设置有多个分隔板233,靠近所述第二对接口20的一端设置有一个所述分隔板233,靠近所述第一流道231入口的一端设置有一个所述分隔板233,所述分隔板233上开设有多个通孔2330,为了更好的提高对氨气的分解效率,所述第二流道232的相邻两个分隔板之间的部分填充有催化剂,例如钌基催化剂或者镍基催化剂,当氨气进入所述第二流道232中时,在所述第二流道232中氨分解催化剂的作用下,氨气受热后能够更快且更充分的生成氢气和氮气的混合气体,提高氨气的分解效率,通过在所述第二流道232中设置多个所述分隔板233,以将氨分解催化剂固定在所述第二流道232中,减少反应过程中催化剂随着气体被吹出所述第二流道232的风险,以根据实际反应需要控制催化剂的用量,提高氨气的整体分解效率并且达到对生产成本的有效控制;从所述第二对接口20导入的经过预热后的氨气通过靠近所述第二对接口20的分隔板233上的多个通孔2330进入所述第二流道232中;之后通过靠近所述第一流道231入口的分隔板233上的多个通孔2330排出所述第二流道232,进入相连接的所述第一流道231;所述第二感应线圈22缠绕设置在所述第二本体2的外壁上,与所述第二感应线圈22电连接的外部电源为三相交流电,所述交流电源的频率范围为10~30kHz;当所述第二感应线圈22与外部电源电连通时,由于所述第二感应线圈22螺旋缠绕在所述第二本体2上,电流能够顺着所述第二感应线圈22的延伸方向流动,并且在所述第二感应线圈22中产生不断变化的交变磁场;由于所述第二感应线圈22环绕着所述第二本体2设置,且所述第二本体2的制造材料为金属材料,在所述第二感应线圈22中产生不断变化的交变磁场时,在所述第二本体2的表面及产生切割交变磁力线,因为所述第二本体2为金属材料,在所述第二本体2上产生交变电流,交变电流使得所述第二本体2上产生的载流子高速无规则运动,第二本体2上的载流子互相碰撞、摩擦并且产生热量,进而对位于所述第二通道23中的氨气进行加热升温,促进氨气的受热分解并生成氢气和氮气;为了减少氨气加热过程中的热量损失,提高氨气的加热效果,优选的,所述第二本体2和所述第二通道23之间填充有第二保温层24,所述第二保温层24能够承受1000℃的温度,所述第二保温层24的导热率小于0.03W/(m.K),例如硅酸铝;所述保温层24环绕覆盖在所述第二通道23的表面上,使得氨气在所述第二通道23流动时的能够充分受热而不会发生热量损失;进一步的,为了更进一步延长氨气的流动距离,使得氨气能够在所述第二通道232流动时更充分受热及分解,所述第一流道231的长度大于所述第二流道232的长度,所述第二流道232的长度大于所述第二本体2的长度,当经过所述第一本体1预热后的氨气从与所述第一对接口11相连通的所述第二对接口20进入所述第二流道232后,由于所述第一流道231和所述第二流道232的长度均大于所述第二本体2的长度,因此氨气在所述第二通道23中的流动距离相比于单纯在所述第二本体2中流动的距离较长,因此当所述第二感应线圈22与外部电源通电后,通过延长氨气的流动距离使得氨气在所述第二通道23中能够充分受热,并且在催化剂共同作用下生成含有氢气和氮气的混合气体,生成的含有氢气和氮气的混合气体从所述第二流道232排出后进入所述第一流道231,通过所述第一流道231从所述混合气出口21排出所述第二本体2,完成对氨气的加热和分解;同样的,由于第二感应线圈12与交流电源连通,通过电磁感应的方式对第二本体2进行加热的方式,相比于传统的电加热或者气体加热,所述第二感应线圈22与交流电连通后能够快速对所述第二本体2进行升温,提高了氨气的加热效果,由于所述第一流道231和所述第二流道232的长度均大于所述第二本体2的长度,使得氨气在所述第二本体2中能够更充分的受热分解;更优选的,所述第二保温层24的外壁上覆盖有气凝胶层,以进一步降低所述第二保温层24的导热率,提高所述第二保温层24的保温效果。
同样的,由于所述第一本体1和所述第二本体2之间互相并排设置,当所述第一感应线圈12和所述第二感应线圈22分别与交流电电连通时,在所述第一本体1和所述第二本体2中各自产生的磁场能够发生叠加,从而相互地加强所述第二本体2和所述第一本体1中的磁场,提高所述第二本体2和所述第一本体1中的加热效果;即当所述第一感应线圈12和所述第二感应线圈22均通电时,位于所述第一感应线圈12中的第一本体1的温度能够进一步升高,位于所述第二感应线圈22中的第二本体2的温度能够进一步升高,因此更进一步提高了所述第一本体1和所述第二本体2中氨气的加热效果。
如图4所示,为了更方便地控制所述第一本体1上的第一感应线圈12和所述第二本体2上的第二感应线圈22中的电流的产生,控制所述第一本体1和所述第二本体2中相对应的温度,从而对第一本体1中的氨气和第二本体2中的氨气更好的加热;优选的,所述第一感应线圈12和所述第二感应线圈22互相电连通,所述第一感应线圈12和所述第二感应线圈22同时与同一个交流电源电连通,通过控制外部电源来同时控制所述第一感应线圈12和所述第二感应线圈22,由于所述第一感应线圈12和所述第二感应线圈22互相电连通,当所述第一感应线圈12和所述第二感应线圈22通电时,位于所述第一感应线圈12和所述第二感应线圈22中的电流强度彼此相等,因此所述第一本体1和所述第二本体2上的加热效果仅与各自的感应线圈的缠绕圈数和密集程度有关,可以通过调整所述第一本体1或者所述第二本体2上感应线圈缠绕圈数和缠绕的密集程度,来分别调整对所述第一本体1和所述第二本体2中氨气的加热效果;在所述第一感应线圈12的圈数和所述第二感应线圈22的圈数相等时,所述第一感应线圈12中产生的热量和所述第二感应线圈22中产生的热量相等;可以通过一个外部电源来同时控制所述第一本体1和所述第二本体2对同步加热,提高了所述第一本体1和所述第二本体2的工作效率和控制效果;为了更充分的促进氨气的分解,减少混合气体中残留氨气的余量,优选的,所述第一本体1上的第一感应线圈12的缠绕圈数小于所述第二本体2上的第二感应线圈22的缠绕圈数,使得氨气在所述第一本体1中能够充分预热,进而有利于氨气在所述第二本体2中的分解反应以及整个反应器的能量分配。
另一方面,为了提高对所述第一本体1和所述第二本体2的控制,使得所述第一本体1和所述第二本体2各自的加热温度能够独立控制,根据实际氨气加热情况调整所述第一本体1和所述第二本体2中的温度,对所述第一本体1中的氨气和所述第二本体2中的氨气的加热进行精准控制;优选的,所述第一本体1和所述第二本体2之间的最小直线距离大于或者等于30厘米;当所述第一本体1和所述第二本体2之间的最小直线距离大于或者等于30厘米时,所述第一本体1通电时产生的磁场和所述第二本体2通电时产生的磁场不会产生叠加,因此当所述第一本体1通电时其内部形成的磁场不会受到所述第二本体2的叠加作用,当所述第二本体2通电时其内部形成的磁场不会受到所述第一本体1的叠加作用,仅通过控制第一本体1上的第一感应线圈12的通电功率或者所述第二本体2上的第二感应线圈22中的通电功率,即可分别控制对第一本体1中的氨气以及第二本体2中的氨气的加热,使得所述第一本体1和所述第二本体2的加热能够根据实际情况进行分别调整。
本申请还公开了包括所述含有多组感应线圈的氨分解反应器的氨分解反应系统,还包括:
氨气供应系统,所述氨气供应系统与所述氨气入口连通,所述氨气供应系统用于向所述第一本体中的第一通道引入氨气;
纯化系统,所述纯化系统与所述混合气出口连通,所述纯化系统用于去除从所述混合气出口排出的经过分解后的氢氮混合气中残留的氨气;
混合气收集装置,所述混合气收集装置与所述纯化系统连接,所述混合气收集装置用于收集经过纯化系统纯化后的氢氮混合气。
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的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种含有多组感应线圈的氨分解反应器,包括第一本体和第二本体,其特征在于:
所述第一本体上设置有氨气入口和第一对接口,所述第一本体的外壁上缠绕设置有第一感应线圈,所述第一本体中设置有第一通道,所述第一通道的一端与所述氨气入口连通,所述第一通道的另一端与所述第一对接口连通;所述第一感应线圈与交流电源电连通;所述第一本体的制造材料为金属材料;
所述第二本体上设置有第二对接口和混合气出口,所述第二本体的外壁上缠绕设置有第二感应线圈,所述第二本体中设置有第二通道,所述第二通道的一端与所述第二对接口连通,所述第二通道的另一端与所述混合气出口连通,所述第二感应线圈与交流电源电连通;所述第二本体的制造材料为金属材料;
所述第一本体和所述第二本体彼此并排设置,所述第一本体和所述第二本体之间存在间距,所述第一对接口和所述第二对接口彼此连通,所述第一通道与所述第二通道的长度之和大于所述第一本体和所述第二本体的长度之和。
2.根据权利要求1所述的一种含有多组感应线圈的氨分解反应器,其特征在于:所述第一通道包括互相连通的第一管道和第二管道,所述第一管道和所述第二管道均位于所述第一本体内部,所述第二管道套设在所述第一管道的外部,所述第一管道还与所述氨气入口连通,所述第二管道还与所述第一对接口连通;
所述第二通道包括互相连通的第一流道和第二流道,所述第一流道和所述第二流道均位于所述第二本体内部,所述第二流道套设在所述第一流道的外部,所述第一管道还与所述混合气出口连通,所述第二管道还与所述第二对接口连通。
3.根据权利要求2所述的一种含有多组感应线圈的氨分解反应器,其特征在于:所述第一管道的长度大于所述第二管道的长度,所述第二管道的长度大于所述第一本体的长度;
所述第一流道的长度大于所述第二流道的长度,所述第二流道的长度大于所述第二本体的长度。
4.根据权利要求2所述的一种含有多组感应线圈的氨分解反应器,其特征在于:所述第二流道中设置有多个分隔板,所述分隔板上设置有多个通孔。
5.根据权利要求4所述的一种含有多组感应线圈的氨分解反应器,其特征在于:在所述第二流道中,相邻两个所述分隔板之间的部分填充有氨分解催化剂。
6.根据权利要求1所述的一种含有多组感应线圈的氨分解反应器,其特征在于:所述第一本体和所述第一通道之间填充有第一保温层,所述第一保温层的导热率小于0.05W/(m.K),所述第一保温层上覆盖有气凝胶层;
所述第二本体和所述第二通道之间填充有第二保温层,所述第二保温层的导热率小于0.03W/(m.K),所述第二保温层上覆盖有气凝胶层。
7.根据权利要求1所述的一种含有多组感应线圈的氨分解反应器,其特征在于:所述第一感应线圈和所述第二感应线圈互相电连通。
8.根据权利要求7所述的一种含有多组感应线圈的氨分解反应器,其特征在于:所述第一感应线圈的圈数小于所述第二感应线圈的圈数。
9.根据权利要求1所述的一种含有多组感应线圈的氨分解反应器,其特征在于:所述第一本体和所述第二本体之间的最小直线距离大于或者等于30厘米。
10.一种包括权利要求1~9中任意一项所述的含有多组感应线圈的氨分解反应器的氨分解反应系统,其特征在于:还包括
氨气供应系统,所述氨气供应系统与所述氨气入口连通,所述氨气供应系统用于向所述第一本体中的第一通道引入氨气;
纯化系统,所述纯化系统与所述混合气出口连通,所述纯化系统用于去除从所述混合气出口排出的经过分解后的氢氮混合气中残留的氨气;
混合气收集装置,所述混合气收集装置与所述纯化系统连接,所述混合气收集装置用于收集经过纯化系统纯化后的氢氮混合气。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311486692.0A CN117380099A (zh) | 2023-11-09 | 2023-11-09 | 一种含有多组感应线圈的氨分解反应器及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311486692.0A CN117380099A (zh) | 2023-11-09 | 2023-11-09 | 一种含有多组感应线圈的氨分解反应器及系统 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN117380099A true CN117380099A (zh) | 2024-01-12 |
Family
ID=89435706
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202311486692.0A Pending CN117380099A (zh) | 2023-11-09 | 2023-11-09 | 一种含有多组感应线圈的氨分解反应器及系统 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN117380099A (zh) |
-
2023
- 2023-11-09 CN CN202311486692.0A patent/CN117380099A/zh active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6366570B2 (ja) | 圧力調整式の反応器 | |
CN102333411B (zh) | 一种分区激励式大气压非平衡等离子体发生装置 | |
CN107504505B (zh) | 一种节能型循环利用尾气处理设备 | |
CN213930984U (zh) | 一种高效的催化燃烧装置 | |
WO2019154244A1 (zh) | 等离子体反应装置和分解硫化氢的方法 | |
CN117380099A (zh) | 一种含有多组感应线圈的氨分解反应器及系统 | |
CN205279440U (zh) | 一种乙二胺加热用熔盐电磁加热装置 | |
RU2371889C1 (ru) | Индукционный нагреватель текучих сред | |
CN101956059A (zh) | 一种钢带直接通电连续加热装置 | |
CN108910890A (zh) | 一种多晶硅还原炉及其使用方法 | |
EP3011145B1 (en) | Electric induction fluid heaters for fluids utilized in turbine-driven electric generator systems | |
CN205299897U (zh) | 一种即开即热式电热水器 | |
CN216752145U (zh) | 一种高效低碳中高频电磁感应加热线圈 | |
CN117797730A (zh) | 一种基于电磁感应的氨分解反应器及系统 | |
CN205279439U (zh) | 一种乙二胺加热用导热油电磁加热装置 | |
CN201579294U (zh) | 双金属包覆机 | |
CN207430003U (zh) | 一种用于VOCs处理的流向变换等离子体装置 | |
CN107517507A (zh) | 一种基于管内添加扭转带的中频熔盐电加热装置 | |
CN107385159A (zh) | 节能型铜线拉丝机感应退火设备 | |
CN1068383C (zh) | 电直热式不锈钢带材在线连续光亮退火设备 | |
WO2020004779A1 (ko) | 고주파 유도 가열을 이용한 수소 생산용 개질 반응 장치 | |
CN206469479U (zh) | 加热装置及具有该加热装置的供暖锅炉 | |
CN214476834U (zh) | 一种在线退火线圈结构 | |
CN116688869A (zh) | 一种卷曲式氨分解反应装置及系统 | |
CN209081422U (zh) | 太阳能供电辅助甲醇制氢装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |