CN210683204U - 一种焦炉煤气制氢系统的脱氢装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种焦炉煤气制氢系统的脱氢装置，包括脱氢装置底座（1），脱氢装置底座（1）上支撑有壳体（2），壳体（2）内底部设有支撑架（5），支撑架（5）上逐层堆放负载脱氢催化剂载体（4），壳体（2）底面设有排液口（11），所述排液口（11）安装取样阀门（12），排液口（11）通过管路与回流泵（13）连接，回流泵（13）与换热器（7）的管程进口连接，换热器（7）的管程出口通过管路与壳体（2）上部的液态储氢材料进口（8）连接，液态储氢材料进口（8）与位于壳体（1）内顶部的雾化器（9）连接。该装置通过脱氢反应催化剂提高脱氢反应速率，通过回流泵循环脱氢，提高了有机储氢材料的循环利用率。

Description

一种焦炉煤气制氢系统的脱氢装置

技术领域

本实用新型涉及储氢材料脱氢领域，具体是一种焦炉煤气制氢系统的脱氢装置，利用脱氢催化剂将储存在饱和有机储氢材料中的氢脱去，生成的氢气经冷却除沫器后得到高纯氢气。

背景技术

氢能是一种重要的可持续发展能源，近年来在全球范围内掀起了氢能产业发展的热潮，氢气的制取是氢能发展的基石。根据2018年《中国氢能源及燃料电池产业发展研究报告》，未来氢能在我国终端能源的消费比例将达到10%。国内外目前运行的加氢站，大多采用电解水制氢，制氢和储氢成本高，安全隐患大，制约了氢能产业的发展。随着氢燃料电池汽车的不断增加，我国氢能的储氢设施的缺口将会越来越大，降低制氢成本成为亟待解决的问题。焦炉煤气中的氢气含量在55%左右，根据煤种不同氢气含量略有差异。我国焦炉煤气资源十分丰富，通过有机储氢材料制取氢气，为焦炉煤气制氢提供了新途径。作为一种新的制氢技术，从饱和有机储氢材料中脱氢并得到高纯氢气具有非常重要的意义。但目前存在从饱和有机储氢材料中脱氢技术不成熟、脱氢设备少等问题。为解决利用有机储氢材料从焦炉煤气制取氢气过程中，脱氢技术不成熟、脱氢设备少的问题，开发一种低能高效的焦炉煤气煤气制氢系统的脱氢装置具有重要意义。

发明内容

本实用新型为了解决目前利用有机储氢材料从焦炉煤气制取氢气过程中，脱氢技术不成熟、脱氢设备少的问题，提供了一种可行的利用饱和有机储氢材料脱氢反应，将储存在饱和有机储氢材料中的氢脱去后得到高纯氢气的装置。

本实用新型是采用如下技术方案实现的：

一种焦炉煤气制氢系统的脱氢装置，包括脱氢装置底座，所述脱氢装置底座上支撑有壳体，所述壳体内底部设有支撑架，所述支撑架上逐层堆放负载脱氢催化剂载体，所述壳体底面设有排液口，所述排液口安装取样阀门，所述排液口通过管路与回流泵连接，所述回流泵与换热器的管程进口连接，所述换热器的管程出口通过管路与壳体上部的液态储氢材料进口连接，所述液态储氢材料进口与位于壳体内顶部的雾化器连接，所述雾化器位于负载脱氢催化剂载体的表层上方，所述壳体顶面设有氢气出口，所述壳体内位于氢气出口处安装有冷凝除沫器。

所述壳体上安装多个热电偶温度计。

所述负载脱氢催化剂的载体中部放置有液体分布器。

上述焦炉煤气制氢系统的脱氢装置利用饱和有机储氢材料的脱氢反应，将储存在饱和有机储氢材料中的氢脱去，有机储氢材料经雾化器雾化成小液滴后与氢气在脱氢催化剂表面进行脱氢反应，脱氢装置底部设有回流泵，未完成脱氢的有机储氢材料通过回流泵循环至雾化后再次回到脱氢反应装置，在脱氢催化剂的作用下进一步发生脱氢反应，直至饱和有机储氢材料中储氢的氢气完全脱去，生成的氢气经冷却除沫器后得到高纯氢气。

本实用新型具有如下优点：

1、脱氢过程中，有机储氢材料的粘度不断降低，会出现壁流现象，脱氢装置中间设有液体分布器对液态储氢材料重新分布，使液态储氢材料在脱氢反应装置下部空间分布更均匀。脱氢装置底部设有回流泵，有助于提高有机储氢材料的循环利用效率。

2、脱氢装置顶部设有利用真空泵，脱氢反应开始后，真空泵开启，使整个脱氢反应维持在负压条件下，促进化学平衡向有利于脱氢的方向进行，从而提高脱氢效率。

3、脱氢装置顶部设有冷凝除沫器，冷凝除沫器换热管中的冷却介质可以冷却夹带的液态储氢材料，使液态储氢材料在冷凝管外壁形成小液滴，小液滴在重力作用下重新回到催化剂床层进行脱氢反应，降低了液态储氢材料的损耗，提高了氢气纯度。

本实用新型设计合理，该装置通过脱氢反应催化剂提高脱氢反应速率，通过回流泵循环脱氢，提高了有机储氢材料的循环利用率，具有较好的应用前景。

附图说明

图1表示本实用新型的结构示意图。

图中：1-脱氢装置底座，2-壳体，3-保温层，4-负载脱氢催化剂载体，5-支撑架，6-液体分布器，7-换热器，8-液态储氢材料进口，9-雾化器，10-热电偶温度计，11-排液口，12-取样阀门（即作为取样口，也作为脱氢后的液态储氢材料排出口），13-回流泵，14-氢气出口，15-冷凝除沫器，16-真空泵，17-冷却介质进口，18-冷却介质出口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细说明。

一种焦炉煤气制氢系统的脱氢装置，如图1所示，包括脱氢装置底座1，脱氢装置底座1上支撑有壳体2，壳体2外设有保温层3，壳体2内底部设有支撑架5，支撑架5上逐层堆放负载脱氢催化剂载体4；并且进一步优选的，负载脱氢催化剂载体4可以分为上下两个部分，上部分负载脱氢催化剂的载体4堆放于壳体2内中部的液体分布器6上，下部分负载脱氢催化剂的载体4堆放于支撑架5上。壳体2底面设有排液口11，排液口11安装取样阀门12（作为取样口），排液口11通过管路与回流泵13连接，回流泵13与换热器7的管程进口连接，换热器7的管程出口通过管路与壳体2上部的液态储氢材料进口8连接，换热器7的壳程通入换热介质。液态储氢材料进口8与位于壳体1内顶部的雾化器9连接，雾化器9位于负载脱氢催化剂载体4的表层上方，壳体2顶面设有氢气出口14，氢气出口14通过管路连接有真空泵16，壳体2内位于氢气出口处安装有冷凝除沫器15，冷凝除沫器15具有冷却介质进口17和冷却介质出口18。壳体2上安装多个热电偶温度计10。

具体实施时，各种管路上均安装有截止阀（图中未画出）。装置底座1用来支撑氢气提取装置本体及相关附件，底座与脱氢装置壳体2相连接，壳体外设有保温层3用来降低反应体系的热损失。反应装置内部装有加氢催化剂，用来提高脱氢催化反应速率，脱氢催化剂负载在若干空心圆柱形载体上，负载脱氢催化剂的载体逐层放置在支撑架5上，脱氢催化剂被液体分布器6分为上下两个部分，液体分布器对液态储氢材料重新分布，使液态储氢材料在脱氢反应装置下部空间分布更均匀，其结构与工业上填料吸收塔使用的液体分布器结构相同。脱氢装置顶部设有利用真空泵，脱氢反应开始后，真空泵开启，使整个脱氢反应维持在负压条件下，促进化学平衡向有利于脱氢反应的方向移动，提高脱氢效率。

液态储氢材料首先通过液态储氢材料进口8（安装有三通）注入该脱氢装置，液态储氢材料在循环脱氢过程中，依次通过换热器7、液态储氢材料进口8，换热器为有机储氢材料提供热量，使有机储氢材料达到最佳脱氢反应温度。达到脱氢温度的有机储氢材料进入雾化器9，并在雾化器内分散成小液体，在脱氢催化剂表面发生脱氢反应，从而将储存在饱和有机储氢材料中的氢气释放出来，催化剂床层设有热电偶温度计10，用来测定反应体系的温度。发生脱氢反应后的有机储氢材料从排液口11排出，排液口设有有机储氢材料取样口（打开取样阀门12即可取样），用来分析饱和储氢材料的脱氢程度。未完全脱氢的有机储氢材料通过回流泵13依次返回换热器7、雾化器9，重复以上过程，直至饱和有机储氢材料中储存的氢气完全脱除。释放出来的氢气从氢气出口14排出，氢气出口设有冷凝除沫器15，冷凝除沫器通过换热管中的冷却介质冷却夹带的液态储氢材料，冷却后的液态储氢材料，在冷凝管外壁形成小液滴，小液滴在重力作用下重新回到催化剂床层进行脱氢反应。氢气出口还设有真空泵16，不仅可以及时抽走脱氢反应释放出来的氢气，还能够降低脱氢反应分压，使得脱氢反应向有利于脱除氢气的方向进行。冷凝除沫器设有冷却介质进口17和冷却介质出口18，冷凝除沫器15的换热管均匀环绕分布在除沫器中。

有机储氢材料不属于危险品和爆炸品，便于运输，解决了目前长管拖车运输氢气存在的安全隐患问题。该脱氢装置放在加氢站等用氢的地方，可以通过运输饱和有机储氢材料的方式来运输氢气，为运输氢气、制取氢气提供了新方法和新思路，也拓宽了工业制取高纯氢气的途径。

以上仅为本实用新型的较佳实例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神及原则之内的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种焦炉煤气制氢系统的脱氢装置，包括脱氢装置底座（1），其特征在于：所述脱氢装置底座（1）上支撑有壳体（2），所述壳体（2）内底部设有支撑架（5），所述支撑架（5）上逐层堆放负载脱氢催化剂载体（4），所述壳体（2）底面设有排液口（11），所述排液口（11）安装取样阀门（12），所述排液口（11）通过管路与回流泵（13）连接，所述回流泵（13）与换热器（7）的管程进口连接，所述换热器（7）的管程出口通过管路与壳体（2）上部的液态储氢材料进口（8）连接，所述液态储氢材料进口（8）与位于壳体（2）内顶部的雾化器（9）连接，所述雾化器（9）位于负载脱氢催化剂载体（4）的表层上方，所述壳体（2）顶面设有氢气出口（14），所述壳体（2）内位于氢气出口处安装有冷凝除沫器（15）。

2.根据权利要求1所述的一种焦炉煤气制氢系统的脱氢装置，其特征在于：所述壳体（2）上安装多个热电偶温度计（10）。

3.根据权利要求1所述的一种焦炉煤气制氢系统的脱氢装置，其特征在于：所述壳体（2）外设有保温层（3）。

4.根据权利要求1所述的一种焦炉煤气制氢系统的脱氢装置，其特征在于：所述负载脱氢催化剂载体（4）中部放置有液体分布器（6）。

5.根据权利要求1所述的一种焦炉煤气制氢系统的脱氢装置，其特征在于：所述氢气出口（14）通过管路连接有真空泵（16）。

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