CN216224295U - 连续加氢系统及储氢系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及储氢技术领域，尤其是涉及一种连续加氢系统及储氢系统。本实用新型实施例提供的连续加氢系统包括：进料组件、预热器、反应器和气液分离器；预热器与进料组件的出料端和反应器的进料端连通，反应器的出料端与气液分离器的进料端连通；气液分离器设置有气体出口，气体出口通过输气管道与进料组件连通。本实用新型实施例提供的储氢系统包括：第二储存罐和连续加氢系统，加氢系统中的气液分离器的出料端与第二储存罐连通。本实用新型提供的连续加氢系统及储氢系统解决了部分氢无法循环利用的问题。

Description

连续加氢系统及储氢系统

技术领域

本实用新型涉及储氢技术领域，尤其是涉及一种连续加氢系统及储氢系统。

背景技术

有机液态储氢技术是极具开发推广价值的储运氢方式。在目前有机液态加氢的设备中主要是分两条路径，一种是采用间歇型釜式加氢反应器，另一种是连续型固定床反应器。间歇型加氢反应釜适合于在实验室中小批量做加氢储氢实验；而连续型固定床加氢反应器适合大量制备富氢有机液体。在现有技术文献报道中只聚焦描述了加氢反应时的设备和条件，没有考虑加氢后的氢回收循环等现实情况，容易造成巨大的氢浪费，增加运行成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种连续加氢系统及储氢系统，以缓解现有技术中存在的部分氢无法循环利用的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案在于：

本实用新型实施例提供的连续加氢系统包括：进料组件、预热器、反应器和气液分离器；

预热器与进料组件的出料端和反应器的进料端连通，反应器的出料端与气液分离器的进料端连通；

气液分离器设置有气体出口，气体出口通过输气管道与进料组件连通。

作为进一步的技术方案，进料组件包括氢气进气管和第一储存罐；

气体出口与氢气进气管连通，第一储存罐和氢气进气管均与预热器进料端连通。

作为进一步的技术方案，进料组件还包括流量控制器和输液泵；

氢气进气管与预热器进料端之间管道设置有流量控制器，第一储存罐与预热器进料端之间管道设置有流量控制器和输液泵。

作为进一步的技术方案，反应器包括列管式反应器；

列管式反应器的两端分别与预热器和气液分离器连通。

作为进一步的技术方案，列管式反应器设置有与第一储存罐连通的热量输送通道，热量输送通道将反应过程中产生的热量输送至第一储存罐。

作为进一步的技术方案，列管式反应器包括多个反应管、多个管套和壳体；

多个反应管设置于壳体内，多个管套一一对应地套设于多个反应管，且多个反应管内均填充有催化剂。

作为进一步的技术方案，列管式反应器包括冷凝液进口和冷凝液出口；

冷凝液进口设置于壳体的出料端，冷凝液出口设置于壳体的进料端。

作为进一步的技术方案，列管式反应器还包括物料分配器；

物料分配器设置于列管式反应器的进料端。

作为进一步的技术方案，进料组件与预热器，预热器与反应器，反应器与气液分离器及气液分离器与进料组件之间均设置有截止阀、压力阀和温度监测器。

本实用新型实施例提供的储氢系统包括：第二储存罐和连续加氢系统，加氢系统中的气液分离器的出料端与第二储存罐连通。

与现有技术相比，本实用新型提供的连续加氢系统及储氢系统具有的技术优势为：

本实用新型实施例提供的循环加氢系统包括：进料组件、预热器、反应器和气液分离器；预热器与进料组件的出料端和反应器的进料端连通，反应器的出料端与气液分离器的进料端连通；气液分离器设置有气体出口，气体出口通过输气管道与进料组件连通。氢气和贫氢有机载体从进料组件进入到预热器中，预热器对氢气和贫氢有机载体进行预热，保持氢气和贫氢有机载体的温度稳定，氢气和贫氢有机载体从预热器出来后进入到反应器中，氢气和贫氢有机载体在反应器中反应完毕之后，氢气从气体出口排出，并进入进料组件，进行下一次的反应。整个过程中，反应完毕后，氢气再次进入系统进行循环，实现了剩余氢的循环利用，避免氢浪费，节约成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关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实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例提供的储氢系统的结构简图；

图2为本实用新型实施例提供的储氢系统中列管式反应器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的储氢系统中列管式反应器的剖视图。

图标：100-进料组件；110-氢气进气管，120-第一储存罐；130-流量控制器；140-输液泵；

200-预热器；

300-反应器；310-列管式反应器；311-反应管；312-催化剂；313-管套；314-壳体；315-物料分配器；316-冷凝液进口；317-冷凝液出口；

410-气液分离器；

510-截止阀；520-压力阀；530-温度监测器；

600-第二储存罐

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步的定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。公式中的物理量，如无单独标注，应理解为国际单位制基本单位的基本量，或者，由基本量通过乘、除、微分或积分等数学运算导出的导出量。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，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实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

本实用新型实施例提供的连续加氢系统包括：进料组件100、预热器200、反应器300和气液分离器410；

预热器200与进料组件100的出料端和反应器300的进料端连通，反应器300的出料端与气液分离器410的进料端连通；

气液分离器410设置有气体出口，气体出口通过输气管道与进料组件100连通。

具体的结合图1所示，进料组件100的出料端与预热器200的进料端连通，预热器200的出料端和反应器300的进料端连通，气液分离器410的进料端和气体出口分别与反应器300的出料端和进料组件100连通。预热器200为气液共混式预热器，氢气和贫氢有机载体从进料组件100进入到气液共混式预热器中，气液共混式预热器对氢气和贫氢有机载体进行预热，保持氢气和贫氢有机载体的温度稳定，氢气和贫氢有机载体从气液共混式预热器出来后进入到反应器300中，氢气和贫氢有机载体在反应器300中反应完毕之后产生富氢产物和氢气，氢气从气体出口排出，并进入进料组件100，进行下一次的反应。整个过程中，反应完毕后，氢气再次进入系统进行循环，实现了剩余氢气的循环利用，避免氢浪费，节约成本。

本实施例可选的技术方案中，进料组件100包括氢气进气管110和第一储存罐120；

气体出口与氢气进气管110连通，第一储存罐120和氢气进气管110均与预热器200进料端连通。

具体的结合图1所示，第一储存罐120中储存有机载体，第一储存罐120与氢气进气管110均与预热器的进料端连通。贫氢有机载体和氢气都进入气液共混式预热器中预热，气液共混式预热器将进料预热到130-190℃；氢气进气管110上还设置有氮气进气管，在每次开始反应之前先通入部分氮气进行管路扫吹，排空系统管路及部件内的空气，保证反应的安全性。

本实施例可选的技术方案中，进料组件100还包括流量控制器130和输液泵140；

氢气进气管110与预热器200进料端之间管道设置有流量控制器130，第一储存罐120与预热器200进料端之间的管道设置有流量控制器130和输液泵140。

具体的结合图1所示，氢气进气管110与预热器200之间安装的流量控制器130精准控制氢气进入到气液共混式预热器，第一储存罐120与预热器200进料端之间的流量控制器130精准控制有机载体进入到气液共混式预热器中，输液泵140使第一储存罐120中的有机载体更容易进入到气液共混式预热器，有机载体与氢气进入气液共混式预热器的质量比为1：0.6-1，保证反应的精度。第一储存罐120与气液共混式预热器进料端之间，氢气进气管110与气液共混式预热器进料端之间均至少设置有两个流量控制器130，而且两个流量控制器130的流量计程方位不同，保证氢气进气管110与第一储存罐120进料的精度。

本实施例可选的技术方案中，反应器300包括列管式反应器310；

列管式反应器310的两端分别与预热器200和气液分离器410连通。

列管式反应器310包括多个反应管311、多个管套313和壳体314；

多个反应管311设置于壳体314内，多个管套313一一对应地套设于多个反应管311，且多个反应管311内均填充有催化剂312。

具体的结合图1到图3所示，多个反应管311相对固定设置于壳体314内，可以根据量产的大小增减反应管311的数量；每个反应管311外均套设有管套313，管套313方便反应管311的拆卸，同时减少冷却液对反应管311的腐蚀，延长反应管311的寿命；每个反应管311内均设置有催化剂312。

催化剂312的填充可以选择两段式或者三段式，具体为；若是两段式，则上层催化剂312质量分数比下层催化剂312质量分数低15％-25％，实施方式分两种：一是相同载量的催化剂312，上层通过填装惰性材料稀释催化剂312，二是上下两层装填两种不同载量的催化剂312；若是三段式，分上、中、下三段式填充、同样的从上到下催化剂312的载量依次增加，上段比中段低15％-25％，中段比下段低10％-20％，同样也可以通过装填惰性材料稀释催化剂312实现。这样装填的目的是为了使反应器的温度尽可能的分布均匀，核心反应区温度控制在150-170℃。

其整个反应管311长径比须大于30，填充的粒径小于管径的1/8。目的在于使管内流体径向流速分布均匀、流体径向混合均匀、大大降低轴向流体微元间的返混现象和降低反应器的壁效应(即沟流现象)，同时也控制了反应器300的压降在合理的范围内。

本实施例可选的技术方案中，列管式反应器310包括冷凝液进口316和冷凝液出口317；

冷凝液进口316设置于壳体的下端部，冷凝液出口317设置于壳体的上端部。

具体的结合图3所示，冷凝液从冷凝液进口316进入到列管式反应器310，并从冷凝液出口317排出；列管式反应器310设置有温度传感器和控制器，反应开始前将列管式反应器310加热至反应所需的温度，待启动反应后随之产生大量的热，温度传感器检测到超温后反馈到控制器，再由控制器控制冷凝液的流量导出多余的热量，控制列管式反应器310内部温度的稳定性，冷凝液可以是二苄基甲苯化工导热油或者水冷，根据具体产量和热量管理水平选择冷凝液的用量。

本实施例可选的技术方案中，列管式反应器310设置有与第一储存罐120连通的热量输送通道，热量输送通道将反应过程中产生的热量输送至第一储存罐120。

具体的结合图1所示，反应正式开启后，由于加氢反应是一个强放热反应，所以冷却液会带走大量的热，内部产生的热量通过冷凝液热交换带走一部分热量，保证列管式反应器310内部温度的稳定性；列管式反应器310外部的热量经热量输送通道输送到第一储存罐120，对贫氢有机载体保温储罐进行水浴预热载体，回收热量，提高连续加氢系统的能效。

本实施例可选的技术方案中，列管式反应器310还包括物料分配器315；

物料分配器315设置于列管式反应器310的进料端。

具体的结合图1所示，列管式反应器310的进料端设置有物料分配器315，物料分配器315与多个反应管311连通；保证进入到列管式反应器310进料端的气液流股均匀的进入到多个反应管311中，多个反应管311内的催化剂312加速气液流股反应，保证列管式反应器310反应的稳定性和安全性。

本实施例可选的技术方案中，进料组件100与预热器200，预热器200与反应器300，反应器300与气液分离器410及气液分离器410与之间均设置有截止阀510、压力阀520和温度监测器530。

具体的结合图1所示，氢气进气管110与气液共混式预热器的进料端，第一储存罐120与气液共混式预热器的进料端，气液共混式预热器的出料端与列管式反应器310的进料端，列管式反应器310的出料端与气液分离器410的入料端，列管式反应器310的出料端与第一储存罐120及气体出口与氢气进气管110之间均设置有截止阀510、压力阀520和温度监测器530。在反应进行时，通过压力阀520和温度监测器530及时监控各部件之间的压力及温度变化，如有异常及时启动与该部件有联系的截止阀510，操作灵活领较高，提高系统加氢反应过程中的安全性。

本实用新型提供的储氢系统包括第二储存罐600和连续加氢系统，加氢系统中的气液分离器410的出料端与第二储存罐600连通。

具体的结合图1所示，气液分离器410的出料端还设置有液体出口，在列管式反应器310反应完的产物进入气液分离器410之后，分离为氢气和富氢液体，氢气经气体出口通入氢气进气管110进入下一次的循环，重复利用，富氢液体经液体出口储存于第二储存罐600；气液分离器410将氢气和富氢液体分离分别应用，避免二者混合，同时节约成本。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种连续加氢系统，其特征在于，包括：进料组件(100)、预热器(200)、反应器(300)和气液分离器(410)；

所述预热器(200)与所述进料组件(100)的出料端和所述反应器(300)的进料端连通，所述反应器(300)的出料端与所述气液分离器(410)的进料端连通；

所述气液分离器(410)设置有气体出口，所述气体出口通过输气管道与所述进料组件(100)连通。

2.根据权利要求1所述的连续加氢系统，其特征在于，所述进料组件(100)包括氢气进气管(110)和第一储存罐(120)；

所述气体出口与所述氢气进气管(110)连通，所述第一储存罐(120)和所述氢气进气管(110)均与所述预热器(200)进料端连通。

3.根据权利要求2所述的连续加氢系统，其特征在于，所述进料组件(100)还包括流量控制器(130)和输液泵(140)；

所述氢气进气管(110)与所述预热器(200)进料端之间管道设置有所述流量控制器(130)，所述第一储存罐(120)与所述预热器(200)进料端之间管道设置有所述流量控制器(130)和所述输液泵(140)。

4.根据权利要求1所述的连续加氢系统，其特征在于，所述反应器(300)包括列管式反应器(310)；

所述列管式反应器(310)的两端分别与所述预热器(200)和所述气液分离器(410)连通。

5.根据权利要求4所述的连续加氢系统，其特征在于，所述列管式反应器(310)设置有与第一储存罐(120)连通的热量输送通道，热量输送通道将反应过程中产生的热量输送至所述第一储存罐(120)。

6.根据权利要求5所述的连续加氢系统，其特征在于，所述列管式反应器(310)包括多个反应管(311)、多个管套(313)和壳体(314)；

多个所述反应管(311)设置于所述壳体(314)内，多个所述管套(313)一一对应地套设于多个所述反应管(311)，且多个所述反应管(311)内均填充有催化剂(312)。

7.根据权利要求6所述的连续加氢系统，其特征在于，所述列管式反应器(310)包括冷凝液进口(316)和冷凝液出口(317)；

所述冷凝液进口(316)设置于所述壳体(314)的出料端，所述冷凝液出口(317)设置于所述壳体(314)的进料端。

8.根据权利要求6所述的连续加氢系统，其特征在于，所述列管式反应器(310)还包括物料分配器(315)；

所述物料分配器(315)设置于所述列管式反应器(310)的进料端。

9.根据权利要求1所述的连续加氢系统，其特征在于，所述进料组件(100)与所述预热器(200)，所述预热器(200)与所述反应器(300)，所述反应器(300)与所述气液分离器(410)及所述进料组件(100)与之间均设置有截止阀(510)、压力阀(520)和温度监测器(530)。

10.一种储氢系统，其特征在于，包括第二储存罐(600)和权利要求1-9任一项所述的连续加氢系统，加氢系统中的气液分离器(410)的出料端与所述第二储存罐(600)连通。

Images