CN208145932U - 一种适用于液态氢源材料的脱氢反应的微通道反应器 - Google Patents
一种适用于液态氢源材料的脱氢反应的微通道反应器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN208145932U CN208145932U CN201820077807.9U CN201820077807U CN208145932U CN 208145932 U CN208145932 U CN 208145932U CN 201820077807 U CN201820077807 U CN 201820077807U CN 208145932 U CN208145932 U CN 208145932U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- source material
- micro passage
- hydrogen source
- passage reaction
- ontology
- 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.)
- Active
Links
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种适用于液态氢源材料的脱氢反应的微通道反应器，微通道反应器本体的上方连接有液体分布器，液体分布器的内部设置有导流板，液体分布器与氢源材料入口之间设置有高温法兰，微通道反应器本体的下方有储氢载体和氢气的出口，微通道反应器本体与出口之间设置有高温法兰；微通道反应器本体的入口侧连接有热载体分布器，热载体分布器的内部设置有导流板，热载体分布器与热载体入口之间设置有高温法兰，微通道反应器本体的另一侧有热载体出口，微通道反应器本体与热载体出口之间设置有高温法兰；微通道反应器本体的内部设置有若干条横向和纵向正交的微通道。本实用新型的微通道反应器提高了反应效率，有效降低了反应器的成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及储氢技术领域，特别涉及一种适用于液态氢源材料的脱氢反应的微通道反应器。
背景技术
氢能源具有来源丰富、可再生、能量密度高和燃烧清洁等特点，被认为是燃料电池理想的燃料。近年来，氢能的开发和利用受到美、日、欧等发达国家的高度重视，投入大量经费支持氢能的开发和应用示范。世界著名的能源公司如Shell、Chevron、Texaco等，把氢能开发作为公司发展的重要战略。
目前常用的储氢方式包括加压压缩储氢技术、液化储氢技术、储氢合金储氢、碳质材料储氢、金属有机骨架储氢材料、有机液体氢化物储氢技术等。中国专利CN201510167935使用的脱氢反应器为外加热式，对于脱氢此类吸热反应，外加热式反应器容易导致加热不均、传热不良、反应器放大困难等问题。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种适用于液态氢源材料的脱氢反应的微通道反应器，有效提高催化剂在微通道反应器内的反应活性、抗中毒能力、抗积碳能力和寿命，并具有装置模块化、连续化生产、催化剂易于再生等优点。
本实用新型的目的通过下述技术方案实现：
一种适用于液态氢源材料的脱氢反应的微通道反应器，微通道反应器本体7的上方连接有液体分布器5，液体分布器5的内部设置有导流板8，液体分布器5与氢源材料入口1之间设置有高温法兰10，微通道反应器本体7的下方有储氢载体和氢气的出口2，微通道反应器本体7与出口2之间设置有高温法兰12；微通道反应器本体7的入口侧连接有热载体分布器6，热载体分布器6的内部设置有导流板9，热载体分布器6与热载体入口3之间设置有高温法兰11，微通道反应器本体7的另一侧有热载体出口4，微通道反应器本体7与热载体出口4之间设置有高温法兰13；微通道反应器本体7的内部设置有若干条横向和纵向正交的微通道。
微通道反应器本体7为方形，其内部有若干条正交的微通道，包括纵向的氢源材料微通道18和横向的热载体通道20，上方和下方的热载体通道20用密封钢板15密封，左右两侧的氢源材料通道18用密封钢板19密封；氢源材料微通道18内有催化剂涂层16。
所述氢源材料微通道和热载体通道的宽度为0.05～10mm，长度为50～1000mm。微通道反应器本体7的宽度为50～1000mm，长度为50～1000mm。根据实际需要，通过增减氢源材料微通道和热载体通道的单元数来实现微通道反应器的放大和缩小。
所述催化剂涂层16是先在氢源材料微通道18内涂覆一层AlOOH溶胶，经过煅烧生成一层γ-Al2O3涂层，然后再涂覆一层含有贵金属Pt、Rh、Ru、Pd和非贵金属Ni、Co、Mg、Ca、Fe中的一种或者多种盐类作为前驱体，通过煅烧、还原得到贵金属Pt、Rh、Ru、Pd和非贵金属Ni、Co、Mg、Ca、Fe中的一种或者多元催化剂。
所述催化剂涂层16的厚度为10～500μm。
氢源材料入口1通过输送泵32与液态氢源材料储罐31连接。
一种采用上述微通道反应器的脱氢方法，是液态氢源材料储存在液态氢源材料储罐31内，通过输送泵32经氢源材料入口1注入微通道反应器本体7，微通道反应器本体为方形，液态氢源材料经过液体分布器5进入微通道反应器本体7，液体分布器5内含的导流板8将液态氢源材料均匀输送到各个氢源材料微通道入口14的前方，液态氢源材料在微通道18内与通道内的催化剂涂层16反应，液态氢源材料在催化剂的作用下分解为储氢载体和氢气，经由下方出口2排出；同时，使用热载体作为催化反应的热源由热载体入口3进入，经由热载体分布器6内含导流板9分布至热载体通道20的前方，液态氢源材料与热载体呈正交方向通过微通道反应器，上方和下方的热载体通道用密封钢板15密封，左右两侧的氢源材料通道用密封钢板19密封，热载体与氢源材料不直接接触，通过通道壁间接换热。
储氢载体和氢气，经由出口2进入气液分离罐33进行分离，气态氢气进入氢气利用装置35，储氢载体由罐体下部进入储氢载体储罐34。
所述储氢载体为不饱和芳香烃化合物和/或杂环不饱和化合物中的一种或多种与溶剂的混合物，其中m不饱和芳香烃化合物和/或杂环不饱和化合物：m溶剂＝0.03～0.97(质量比)。
所述不饱和芳香烃化合物选自苯、甲苯、乙苯、丙苯、异丙苯、邻二甲苯、对二甲苯、间二甲苯、苯乙烯、萘、蒽、菲、苯酚、苯胺及其衍生物。
所述杂环不饱和化合物选自咔唑、吲哚、N-甲基咔唑、N-乙基咔唑、N-正丙基咔唑、N-异丙基咔唑、N-正丁基咔唑、N-甲基吲哚、N-乙基吲哚、吡嗪、呋喃、吡咯、噻唑、吡啶、环戊吡嗪、苯并噻唑及其衍生物。
所述溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇、正丙醇、正丁醇、乙醚、甲醚、乙腈、甲酸、乙酸、乙酸乙酯、乙酸甲酯、甲酸乙酯、正丁醚、异丙醚、二氯甲烷、氯仿、四氯甲烷、二氯乙烷、正己烷、环己烷、正戊烷、正辛烷、二硫化碳、石油醚其中的一种或多种。
所述热载体为导热油、高温水蒸气、高温高压液态水或烟气。
所述热载体的温度为80～250℃。
所述氢气利用装置选自氢内燃机或氢燃料电池。
本实用新型与现有技术相比具有如下优点和效果：
(1)现有技术一般采用提前对氢源材料进行预热之后进入反应器，脱氢反应为吸热反应，随着反应的进行和反应器本身的热损失物料温度开始下降，常常达不到最佳反应温度；而本实用新型的微通道反应器具有强换热能力，将热载体的热量有效地持续地提供给催化剂，达到最佳催化温度。
(2)本实用新型的微通道反应器有着固定床和间歇釜式反应器无法比拟的超短接触时间，微通道反应器可以将反应时间缩短至原先的十分之一甚至更短，提高了反应效率，有效降低了反应器的成本。
(3)本实用新型的催化剂涂层使用的是纳米级别尺寸的催化剂颗粒，使用量仅为常规固定床的5％～15％，转化效率高，且有效地降低了催化剂成本。
附图说明
图1为本实用新型微通道反应器的结构示意图。
图2为本实用新型的整体流程图。
图3为本实用新型微通道反应器本体的俯视图及局部放大图。
图4为本实用新型微通道反应器本体的侧视图。
图中，1、氢源材料入口；2、储氢载体和氢气出口；3、热载体入口；4、热载体出口；5、液体分布器；6、热载体分布器；7、微通道反应器本体；8、导流板；9、导流板；10、高温法兰；11、高温法兰；12、高温法兰；13、高温法兰；14、氢源材料微通道入口；15、密封钢板；16、催化剂涂层；18、氢源材料微通道；19、密封钢板；20、热载体通道；31、储罐；32、输送泵；33、气液分离罐；34、储氢载体储罐；35、氢气利用装置。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型做进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例1
如图1所示，一种适用于液态氢源材料的脱氢反应的微通道反应器，微通道反应器本体7的上方连接有液体分布器5，液体分布器5的内部设置有导流板8，液体分布器5与氢源材料入口1之间设置有高温法兰10，氢源材料入口1通过输送泵32与液态氢源材料储罐31连接，如图2所示，微通道反应器本体7的下方有储氢载体和氢气的出口2，微通道反应器本体7与出口2之间设置有高温法兰12；微通道反应器本体7的入口侧连接有热载体分布器6，热载体分布器6的内部设置有导流板9，热载体分布器6与热载体入口3之间设置有高温法兰11，微通道反应器本体7的另一侧有热载体出口4，微通道反应器本体7与热载体出口4之间设置有高温法兰13；微通道反应器本体7的内部设置有若干条横向和纵向正交的微通道。
如图3所示，微通道反应器本体7为方形，由一片片耐高温合金板均匀排布，中间间隔一定的距离形成微通道，包括纵向的氢源材料微通道18和横向的热载体通道20，通过密封钢板15的设置将环己烷、甲基环己烷与乙醇的混合物和导热油隔离，通过合金板的传导热量，在氢源材料微通道18内涂布催化剂涂层16用以催化环己烷、甲基环己烷脱氢生产苯、甲苯与氢气，达到产氢的目的。如图4所示，密封钢板19封闭的是氢源材料通道，导热油只能进入热载体通道20，热载体通道内无涂层，目的是更有效地传导热量至另一侧的催化剂涂层，为催化反应提供所需的热量。
液态氢源材料选用环己烷(储氢载体苯加氢后的产物)、甲基环己烷(储氢载体甲苯加氢后的产物)和乙醇(溶剂)储存在液态氢源材料储罐31内，通过输送泵32经氢源材料入口1注入微通道反应器本体7，液态氢源材料经过液体分布器5进入微通道反应器本体7，液体分布器5内含的导流板8将液态氢源材料均匀输送到各个氢源材料微通道入口14的前方，液态氢源材料在微通道18内与通道内的催化剂涂层16反应，液态氢源材料在催化剂的作用下分解为储氢载体和氢气，经由下方出口2排出。同时，使用温度200℃的导热油作为热载体由入口3进入，经由热载体分布器6内含导流板9分布至热载体通道20的前方，液态氢源材料与热载体呈正交方向通过微通道反应器，上方和下方的热载体通道用密封钢板15密封，左右两侧的氢源材料通道用密封钢板19密封，热载体与氢源材料不直接接触，通过通道壁间接换热。
储氢载体苯、甲苯、溶剂乙醇和氢气，经由出口2进入气液分离罐33进行分离，气态氢气进入氢燃料电池(氢气利用装置)35，苯、甲苯和乙醇的混合物由罐体下部进入储氢载体储罐34。
显然，上述具体实施方式是为说明本实用新型的例子之一，但不局限于本实用新型实施方式，可以在上述说明的基础上做出其他形式上的变化或替代，而这些改变或者替代也将包含在本实用新型确定的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种适用于液态氢源材料的脱氢反应的微通道反应器，其特征在于：微通道反应器本体的上方连接有液体分布器，液体分布器的内部设置有导流板，液体分布器与氢源材料入口之间设置有高温法兰，微通道反应器本体的下方有储氢载体和氢气的出口，微通道反应器本体与出口之间设置有高温法兰；微通道反应器本体的入口侧连接有热载体分布器，热载体分布器的内部设置有导流板，热载体分布器与热载体入口之间设置有高温法兰，微通道反应器本体的另一侧有热载体出口，微通道反应器本体与热载体出口之间设置有高温法兰；微通道反应器本体的内部设置有若干条横向和纵向正交的微通道。
2.根据权利要求1所述的适用于液态氢源材料的脱氢反应的微通道反应器，其特征在于：微通道反应器本体为方形，其内部有若干条正交的微通道，包括纵向的氢源材料微通道和横向的热载体通道，上方和下方的热载体通道用密封钢板密封，左右两侧的氢源材料通道用密封钢板密封；氢源材料微通道内有催化剂涂层。
3.根据权利要求2所述的适用于液态氢源材料的脱氢反应的微通道反应器，其特征在于：所述氢源材料微通道和热载体通道的宽度为0.05～10mm，长度为50～1000mm。
4.根据权利要求2所述的适用于液态氢源材料的脱氢反应的微通道反应器，其特征在于：所述催化剂涂层的厚度为10～500μm。
5.根据权利要求1所述的适用于液态氢源材料的脱氢反应的微通道反应器，其特征在于：氢源材料入口通过输送泵与液态氢源材料储罐连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201820077807.9U CN208145932U (zh) | 2018-01-17 | 2018-01-17 | 一种适用于液态氢源材料的脱氢反应的微通道反应器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201820077807.9U CN208145932U (zh) | 2018-01-17 | 2018-01-17 | 一种适用于液态氢源材料的脱氢反应的微通道反应器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN208145932U true CN208145932U (zh) | 2018-11-27 |
Family
ID=64413799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201820077807.9U Active CN208145932U (zh) | 2018-01-17 | 2018-01-17 | 一种适用于液态氢源材料的脱氢反应的微通道反应器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN208145932U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108067172A (zh) * | 2018-01-17 | 2018-05-25 | 北京国能中林科技开发有限公司 | 一种适用于液态氢源材料的脱氢反应的微通道反应器及脱氢方法 |
| CN113745547A (zh) * | 2021-09-07 | 2021-12-03 | 苏州清德氢能源科技有限公司 | 一种基于储氢合金电极的直接液态有机氢载体燃料电池 |
-
2018
- 2018-01-17 CN CN201820077807.9U patent/CN208145932U/zh active Active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108067172A (zh) * | 2018-01-17 | 2018-05-25 | 北京国能中林科技开发有限公司 | 一种适用于液态氢源材料的脱氢反应的微通道反应器及脱氢方法 |
| CN113745547A (zh) * | 2021-09-07 | 2021-12-03 | 苏州清德氢能源科技有限公司 | 一种基于储氢合金电极的直接液态有机氢载体燃料电池 |
| CN113745547B (zh) * | 2021-09-07 | 2023-08-15 | 苏州清德氢能源科技有限公司 | 一种基于储氢合金电极的直接液态有机氢载体燃料电池 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108067172A (zh) | 一种适用于液态氢源材料的脱氢反应的微通道反应器及脱氢方法 | |
| Modisha et al. | The prospect of hydrogen storage using liquid organic hydrogen carriers | |
| US9005571B2 (en) | Process for the storage delivery of hydrogen using catalyst | |
| Chu et al. | Hydrogen storage by liquid organic hydrogen carriers: Catalyst, renewable carrier, and technology-A review | |
| Biniwale et al. | Chemical hydrides: a solution to high capacity hydrogen storage and supply | |
| CN104888664B (zh) | 一种自热供氢装置及其应用 | |
| WO2016161955A1 (zh) | 一种液态氢源材料的脱氢反应系统 | |
| CN101239701A (zh) | 供氢装置和供氢方法 | |
| CN208145932U (zh) | 一种适用于液态氢源材料的脱氢反应的微通道反应器 | |
| Zhang et al. | Characterization of alumina-supported Ni and Ni-Pd catalysts for partial oxidation and steam reforming of hydrocarbons | |
| Yanhui et al. | The experimental research for production of hydrogen from n-octane through partially oxidizing and steam reforming method | |
| CN103086325A (zh) | 一种天然气制氢反应器及其制氢工艺 | |
| Yang et al. | Review on developments of catalytic system for methanol steam reforming from the perspective of energy-mass conversion | |
| Mao et al. | Efficient hydrothermal hydrodeoxygenation of triglycerides with in situ generated hydrogen for production of diesel-like hydrocarbons | |
| Xu et al. | Arming wood carbon with carbon-coated mesoporous nickel-silica nanolayer as monolithic composite catalyst for steam reforming of toluene | |
| Liu et al. | Hydrogenation of N-ethylcarbazole with Hydrogen-Methane mixtures for hydrogen storage | |
| Xie et al. | Baffled-type thermochemical reactor for high-efficient hydrogen production by methanol steam reforming | |
| Shi et al. | Catalyst, reactor, reaction mechanism and CO remove technology in methanol steam reforming for hydrogen production: A review | |
| CN210103451U (zh) | 微型甲烷重整制氢器 | |
| CN209362459U (zh) | 一种适用于液态氢源材料的脱氢反应的微通道反应器 | |
| CN208145929U (zh) | 一种适用于液态储氢载体的加氢反应的降膜反应器 | |
| CN111992146B (zh) | 一种乙烯基甲苯轴径向脱氢反应器 | |
| KR20090127451A (ko) | 유기 수소화합물을 이용한 수소발생장치 | |
| Zhou et al. | An anodic alumina supported Ni–Pt bimetallic plate-type catalysts for multi-reforming of methane, kerosene and ethanol | |
| CN110721639B (zh) | 一种反应装置及其应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20230526 Address after: Room 901-4, No. 9, Kehui 1st Street, Science City, Huangpu District, Guangzhou City, Guangdong Province, 510000 Patentee after: Guoneng Hydrogen Oil (Guangdong) Technology Co.,Ltd. Address before: 102199 room 1301, 13th floor, building 7, yard 15, Ronghua South Road, Beijing Economic and Technological Development Zone, Daxing District, Beijing Patentee before: BEIJING GUONENG ZHONGLIN SCI-TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO.,LTD. |