CN216538375U - 一种制氢器用双层套管反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于氢能源技术领域，尤其涉及一种制氢器用双层套管反应器，包括内管、外管、进液管和出气管，所述内管设置于所述外管内，所述外管的外围设置有加热装置，所述内管与所述外管形成的容置空间和所述内管内均装填有催化剂层，所述进液管和所述出气管设置于所述反应器的同一端部，所述内管的另一端部与所述外管连通。相对于现有技术，本实用新型在管式反应器整体外形结构不变的情况下，通过增加内部套管结构，解决了反应器反应路径过短的问题，同时内环的材料的增加使得反应器导热量加大，床层温度更加均匀，同时极大的缩短了反应器冷机启动时间，改善了反应器装填分区状态，同时不锈钢等金属及各种合金焊接简单，装卸催化剂方便。

Description

一种制氢器用双层套管反应器

技术领域

本实用新型属于氢能源技术领域，尤其涉及一种制氢器用双层套管反应器。

背景技术

氢气是一种重要的工业产品，广泛应用于石油、化工、建材、冶金、电子、医药等领域。近年来，氢气还被尝试用于汽车领域，例如，氢气被用在氢能源汽车的氢电堆中；再如，氢气还被用在汽车发动机的积碳清除工艺中，通过加氢提高燃烧效率，从而将积碳烧掉。此外，氢气还被用在粮食、蔬菜、水果等食品的保鲜领域，氢气的使用可以锁水、减少新陈代谢并能耗掉氧气，从而起到延长食品保质期、保障食品质量的作用。

氢气的制备方法有很多种，如电解水制氢工艺、煤制气分离制氢工艺和甲醇制氢工艺等，其中甲醇制氢工艺因其成本较低、生产方便、安全等优点成为目前主流的制氢工艺。该工艺的主要过程为：将液态的甲醇从加液口加入制氢系统中，甲醇与水蒸汽混合物在催化剂的作用下完成转化反应，生成氢气和二氧化碳。

甲醇制氢工艺一般需要用到反应器，反应器中装载有催化剂，同时可进行加热。甲醇从加液口加入后，在一定温度下和催化剂的作用下完成转化反应，生成的气体再从出气管排出。反应器在一定空间内需保证较长的反应路径，要解决内部横向温度差异大等问题（尤其当催化剂导热性差时），常见反应器内部采用蛇形管或阶梯状焊接结构方式，但这种方式仍然无法达到满意的效果，同时还会导致催化剂装卸困难等问题。此外，现有技术中的反应器，进液管和出气管位于反应器的不同端部，从而导致整个反应器体积大，而且容易发生堵塞。

有鉴于此，本实用新型旨在提供一种制氢器用双层套管反应器，在管式反应器整体外形结构不变的情况下，通过增加内部套管结构，解决了反应器反应路径过短的问题，同时内环的材料的增加使得反应器导热量加大，床层温度更加均匀，同时极大的缩短了反应器冷机启动时间，改善了反应器装填分区状态，同时不锈钢等金属及各种合金焊接简单，装卸催化剂方便；另外该反应器为同端进液出气，一般可根据反应情况对反应器原料输入端和产物输出端进行对调调整，在反应器竖向安装时优先的将反应器进料端和输出端放置于上部，这样可减少催化剂粉尘对管路的堵塞。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种制氢器用双层套管反应器，在管式反应器整体外形结构不变的情况下，通过增加内部套管结构，解决了反应器反应路径过短的问题，同时内环的材料的增加使得反应器导热量加大，床层温度更加均匀，同时极大的缩短了反应器冷机启动时间，改善了反应器装填分区状态，同时不锈钢等金属及各种合金焊接简单，装卸催化剂方便；另外该反应器为同端进液出气，一般可根据反应情况对反应器原料输入端和产物输出端进行对调调整，在反应器竖向安装时优先的将反应器进料端和输出端放置于上部，这样可减少催化剂粉尘对管路的堵塞。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种制氢器用双层套管反应器，包括内管、外管、进液管和出气管，所述内管设置于所述外管内，所述外管的外围设置有加热装置，所述内管与所述外管形成的容置空间内和所述内管内均装填有催化剂层，所述进液管和所述出气管设置于所述反应器的同一端部，所述内管的另一端部与所述外管连通。

作为本实用新型制氢器用双层套管反应器的一种改进，所述内管和所述外管的一端通过固定结构连接。

作为本实用新型制氢器用双层套管反应器的一种改进，所述反应器还包括温度传感器，所述温度传感器插设于所述内管与所述外管形成的容置空间内。

作为本实用新型制氢器用双层套管反应器的一种改进，所述温度传感器通过设置于所述外管端部的第一卡套接头实现固定，所述第一卡接套头与所述固定结构固定连接。

作为本实用新型制氢器用双层套管反应器的一种改进，所述进液管通过第二卡套接头固定于所述固定结构上，并且所述进液管位于所述内管和所述外管形成的容置空间内。

作为本实用新型制氢器用双层套管反应器的一种改进，所述出气管固定于所述固定结构上，且所述出气管与所述内管连通。

作为本实用新型制氢器用双层套管反应器的一种改进，所述内管的靠近所述出气管的一端设置有上网孔板。

作为本实用新型制氢器用双层套管反应器的一种改进，所述外管的远离所述进液管的一端设置有下网孔板。

作为本实用新型制氢器用双层套管反应器的一种改进，所述外管的底部设置有支撑架，所述支撑架与所述外管的底部之间形成有架空空间。

相对于现有技术，本实用新型包括内管、外管、进液管和出气管，所述内管设置于所述外管内，所述外管的外围设置有加热装置，所述内管与所述外管形成的容置空间和所述内管内均装填有催化剂层，所述进液管和所述出气管设置于所述反应器结构的同一端部，至少具有如下优点：

第一，本实用新型在管式反应器整体外形结构不变的情况下，通过增加内部套管结构，解决了反应器反应路径过短的问题，同时内环的材料的增加使得反应器导热量加大，床层温度更加均匀，同时极大的缩短了反应器冷机启动时间，改善了反应器装填分区状态，同时不锈钢等金属及各种合金焊接简单，装卸催化剂方便。

第二，本实用新型中，进液管和出气管位于反应器的同一个端部，因此可以减小整个反应器的体积，而且能够避免堵塞。即，本实用新型的反应器为同端进液、出气，可根据反应情况对反应器原料输入端和产物输出端进行对调调整。在反应器竖向安装时优先的将反应器进料端和输出端放置于上部，这样可减少催化剂粉尘对管路的堵塞。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，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。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围内。

如图1所示，本实用新型提供了一种制氢器用双层套管反应器，包括内管1、外管2、进液管3和出气管4，内管1设置于外管2内，形成套管结构，外管2的外围设置有加热装置5，内管1与外管2形成的容置空间内和内管2内均装填有催化剂层6，用于催化甲醇反应，生成氢气。进液管3和出气管4设置于反应器的同一端部，内管1的另一端部与外管2连通。优选的，进液管5和出气管6设置于反应器结构的顶端。

内管1和外管2的一端通过固定结构7连接，以实现内外管的连接。

反应器还包括温度传感器8，温度传感器8插设于内管1与外管2形成的容置空间内，以更准确的反应真实温度。

温度传感器8通过设置于外管2端部的第一卡套接头9实现固定，第一卡接套头9与固定结构7固定连接。

进液管3通过第二卡套接头10固定于固定结构7上，并且进液管3位于内管1和外管2形成的容置空间内。优选的，温度传感器8和进液管3分设于内管1的两侧，便于安装，而且也便于温度传感器8获得真实的温度。如果温度传感器8与进液管3靠近设置，则由于进液管3处甲醇气化吸热，从而导致该处温度偏低，不能准确测得反应温度。

出气管4固定于固定结构7上，且出气管4与内管1连通，反应后获得的气体从内管1的一端逸出，再从出气管4排出。

内管1的靠近出气管4的一端设置有上网孔板11，以防止将催化剂带入产气中，因为在一定的气体流速下，催化剂容易被带出，而上网孔板11的设置则可以防止催化剂被带出。

外管2的远离进液管3的一端设置有下网孔板12，以防止催化剂进入到外管2的底部。

外管2的底部设置有支撑架13，支撑架13与外管2的底部之间形成有架空空间，给气体流动留下空间。

使用时，甲醇从进液管3进入到外管2和内管1之间形成的容置空间内，在加热装置5的加热下气化，然后经过分布于内管1和外管2形成的容置空间内的催化剂和内管1内的催化剂，在催化剂的催化作用下，甲醇发生转化反应，由于整个反应器反应路径长、温度均匀且催化剂加载量大，因此，整个反应可以高效地进行，且产物纯度有保障，生成的气体穿过催化剂后从出气管4排出。

虽然本实用新型重点阐述的是在甲醇制氢反应器结构中的使用；但是本实用新型可适用于各类化工类多相催化剂反应器，反应器的材质可以为铝，也可以是不锈钢等其他金属以及非金属材质。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (9)

1.一种制氢器用双层套管反应器，其特征在于：包括内管、外管、进液管和出气管，所述内管设置于所述外管内，所述外管的外围设置有加热装置，所述内管与所述外管形成的容置空间内和所述内管内均装填有催化剂层，所述进液管和所述出气管设置于所述反应器的同一端部，所述内管的另一端部与所述外管连通。

2.根据权利要求1所述的制氢器用双层套管反应器，其特征在于：所述内管和所述外管的一端通过固定结构连接。

3.根据权利要求2所述的制氢器用双层套管反应器，其特征在于：所述反应器还包括温度传感器，所述温度传感器插设于所述内管与所述外管形成的容置空间内。

4.根据权利要求3所述的制氢器用双层套管反应器，其特征在于：所述温度传感器通过设置于所述外管端部的第一卡套接头实现固定，所述第一卡接套头与所述固定结构固定连接。

5.根据权利要求2所述的制氢器用双层套管反应器，其特征在于：所述进液管通过第二卡套接头固定于所述固定结构上，并且所述进液管位于所述内管和所述外管形成的容置空间内。

6.根据权利要求2所述的制氢器用双层套管反应器，其特征在于：所述出气管固定于所述固定结构上，且所述出气管与所述内管连通。

7.根据权利要求6所述的制氢器用双层套管反应器，其特征在于：所述内管的靠近所述出气管的一端设置有上网孔板。

8.根据权利要求2所述的制氢器用双层套管反应器，其特征在于：所述外管的远离所述进液管的一端设置有下网孔板。

9.根据权利要求2所述的制氢器用双层套管反应器，其特征在于：所述外管的底部设置有支撑架，所述支撑架与所述外管的底部之间形成有架空空间。

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