CN217663371U - 一种高效节能的化学反应器 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及化学反应器领域，公开了一种高效节能的化学反应器，包括双层管体、第一加热器、催化剂模块；所述双层管体包括外层管体和内层管体，所述外层管体套设在所述内层管体外围，所述外层管体和所述内层管体之间形成真空层；所述内层管体中空形成反应器内腔，所述内层管体的一端开口为反应器入口，另一端开口为反应器出口；所述第一加热器和所述催化剂模块设置在所述反应器内腔中。在本申请方案中，内置的第一加热器直接对介质进行加热，加热效率高；在外层管体和内层管体之间形成的真空层可以降低热传递效率，这样不仅可以进一步提高加热效率，同时还可以降低能耗，达到节能环保的效果。
Description
技术领域
本申请涉及化学反应器领域，主要涉及一种高效节能的化学反应器。
背景技术
氢气是主要的工业原料，也是最重要的工业气体和特种气体，在石油化工、电子工业、冶金工业、食品加工、浮法玻璃、精细有机合成、航空航天等方面有着广泛的应用。近年来，由于精细化工蒽醌法制双氧水、粉末冶金、油脂加氢、林业品和农业品加氢、生物工程、石油炼制加氢及氢燃料、清洁汽车等迅速发展，对纯氢需要量急速增加。液氨的含氢量高，易于运输，成本极低，是一种优良的储氢载体。但液氨裂解反应温度高，吸热量大，一般需要在氨分解炉中加热至800~850℃，在催化剂作用下将氨进行分解。为了提供热量，裂解反应过程中需要消耗大量能量、能耗高，系统复杂。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
实用新型内容
鉴于上述现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种高效节能的化学反应器，可用于气相、液相介质化学反应，尤其适应氨裂解制氢，旨在解决现有氨裂解制氢设备能耗高、系统复杂的问题。
本申请的技术方案如下：
一种高效节能的化学反应器，其中，包括双层管体、第一加热器、催化剂模块；
所述双层管体包括外层管体和内层管体，所述外层管体套设在所述内层管体外围，所述外层管体和所述内层管体之间形成真空层；
所述内层管体中空形成反应器内腔，所述内层管体的一端开口为反应器入口，另一端开口为反应器出口；
所述第一加热器和所述催化剂模块设置在所述反应器内腔中，所述第一加热器与所述反应器入口相邻，所述催化剂模块设置在所述第一加热器和所述反应器出口之间。
在本申请方案中，内置的第一加热器直接对介质进行加热，加热效率高；并且，在外层管体和内层管体之间形成的真空层可以降低热传递效率，这样不仅可以进一步提高加热效率，同时还可以降低能耗，达到节能环保的效果。
所述的高效节能的化学反应器，其中，所述催化剂模块包括载体和催化剂，所述载体为蜂窝状或螺旋状，所述催化剂附着在所述载体表面。
在本申请方案中，采用蜂窝状或螺旋状的载体可以大大增加载体的比表面积，大大提高反应速率、反应深度。
所述的高效节能的化学反应器，其中，所述载体为金属载体或陶瓷载体。
所述的高效节能的化学反应器，其中，所述第一加热器包括发热片，所述发热片为螺旋状。
所述的高效节能的化学反应器，其中，所述催化剂模块的数量设置为至少一个。
所述的高效节能的化学反应器，其中，所述催化剂模块设置为多个，所述化学反应器还包括第二加热器，所述第二加热器设置在所述反应器内腔的后半段，所述第二加热器设置在其中两个所述催化剂模块之间。
所述的高效节能的化学反应器，其中，所述催化剂为金属催化剂、合金催化剂、碳化物催化剂或氮化物催化剂中的一种。
所述的高效节能的化学反应器，其中，所述金属催化剂为贵金属催化剂。
所述的高效节能的化学反应器，其中，所述催化剂为铁催化剂、钌基催化剂或钌镍催化剂中的一种。
所述的高效节能的化学反应器，其中，所述反应器入口处设置第一固定法兰，所述反应器出口处设置第二固定法兰。
有益效果：本申请所提供的高效节能的化学反应器，可用于气相、液相介质化学反应，尤其适应氨裂解制氢。在本申请方案中，内置的第一加热器直接对介质进行加热，加热效率高；并且，在外层管体和内层管体之间形成的真空层可以降低热传递效率，尽量减少第一加热器发出的热量传递至外界，达到了保温隔热的效果，这样不仅可以进一步提高加热效率，同时还可以降低能耗，达到节能环保的效果；并且，结构简单，可以模块化、标准化并联运行，提高产能。
附图说明
图1为本申请的高效节能的化学反应器的结构示意图。
图2为本申请的高效节能的化学反应器的反应器入口端面结构示意图。
图3为本申请的高效节能的化学反应器在A-A方向的剖面结构示意图。
图4为本申请的高效节能的化学反应器在B-B方向的剖面结构示意图。
图5为本申请的高效节能的化学反应器在B-B方向的剖面结构示意图。
标号说明：11、内层管体；12、外层管体；13、反应器内腔；14、反应器入口；15、反应器出口；16、真空层；21、第一加热器；22、催化剂模块。
具体实施方式
本申请提供一种高效节能的化学反应器，为使本申请的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本申请进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请提供一种高效节能的化学反应器，如图1-3所示，包括双层管体、第一加热器21、催化剂模块22；
双层管体包括外层管体12和内层管体11，外层管体12套设在内层管体11外围，外层管体12和内层管体11之间形成真空层16；
内层管体11中空形成反应器内腔13，内层管体11的一端开口为反应器入口14，另一端开口为反应器出口15；
第一加热器21和催化剂模块22设置在反应器内腔13中，第一加热器21与反应器入口14相邻，催化剂模块22设置在第一加热器21和反应器出口15之间。
本申请所提供的高效节能的化学反应器，将第一加热器21设置在反应器内腔13，其反应过程为介质通过反应器入口14进入反应器内腔13，先经过第一加热器21加热，再经过催化剂模块22，在催化剂作用下进行化学反应，最后产物通过反应器出口15排出。在本申请方案中，内置的第一加热器21直接对介质进行加热，加热效率高；并且，在外层管体12和内层管体11之间形成的真空层16可以降低热传递效率，尽量减少第一加热器21发出的热量传递至外界，达到了保温隔热的效果，这样不仅可以进一步提高加热效率，同时还可以降低能耗，达到节能环保的效果；并且，结构简单，可以模块化、标准化并联运行，提高产能。
进一步地，催化剂模块22包括载体和催化剂，如图4和图5所示，载体优选为蜂窝状或螺旋状，催化剂附着在载体表面。在本申请实施例方案中，载体优选为蜂窝状。螺旋状是指将片材螺旋卷绕成圆柱形。催化剂可以做成浆料后，通过涂覆、烧结的方式附着在载体的表面，此为现有技术，在此不赘述。介质穿过蜂窝状载体的蜂窝通孔或螺旋状载体的片材之间的间隙，与载体表面的催化剂接触，相对于传统的颗粒状催化剂或环形催化剂，本申请采用蜂窝状或螺旋状的载体可以大大增加载体的比表面积，大大提高反应速率、反应深度。载体优选为金属载体或陶瓷载体，具有良好的附着性和良好的热稳定性，这样可以使本申请的高效节能的化学反应器适用于更多不同的化学反应。
进一步地，本申请所提供的高效节能的化学反应器中，第一加热器21包括发热片，发热片可以为螺旋状、板状或管状，在本申请实施例方案中发热片优选为螺旋状。螺旋状是指将片材螺旋卷绕成圆柱形，其结构如图5所示的螺旋状结构相似。采用螺旋状的发热片，介质穿过片材之间的间隙，与加热片接触面积大，可以实现对介质的均匀加热，并且，加热效率更高，进一步地保证反应效率。
进一步地，催化剂模块22的数量设置为至少一个。在本申请方案中，将催化剂进行模块化设计，可以根据不同化学反应的需要更换不同类型的催化剂模块22，也可以根据化学反应的需要增加或减少催化剂模块22的数量。
进一步地，当催化剂模块22设置为多个时，本申请高效节能的化学反应器还可以包括第二加热器，第二加热器设置在反应器内腔13的后半段，第二加热器设置在其中两个催化剂模块22之间。以高效节能的化学反应器设置4个催化剂模块22为例进行说明，在反应器内腔13沿介质输送方向依次设置第一加热器21、3个催化剂模块22、第二加热器、1个催化剂模块22。介质经过第一加热器21加热后进入催化剂模块22，距离第一加热器21越远，介质的温度会逐渐降低，因此，为了保证反应效率，在反应器内腔13的后半段中增设第二加热器，对介质进行再次加热，保证介质在所需的反应温度范围内。
进一步地，本申请所提供的高效节能的化学反应器，可用于气相、液相介质化学反应，尤其适应氨裂解制氢反应，因此，催化剂可以为金属催化剂、合金催化剂、碳化物催化剂或氮化物催化剂中的一种。金属催化剂、合金催化剂、碳化物催化剂或氮化物催化剂均为现有催化剂，在此不赘述。优选地，催化剂为贵金属催化剂，更优选为铁催化剂、钌基催化剂或钌镍催化剂中的一种，因为钌、铁和镍资源丰富，价格低廉。
进一步地，反应器入口14处设置第一固定法兰，反应器出口15处设置第二固定法兰，第一固定法兰和第二固定法兰用于与外部装置进行连接。
应当理解的是，本申请的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种高效节能的化学反应器，其特征在于，包括双层管体、第一加热器、催化剂模块；
所述双层管体包括外层管体和内层管体，所述外层管体套设在所述内层管体外围，所述外层管体和所述内层管体之间形成真空层；
所述内层管体中空形成反应器内腔，所述内层管体的一端开口为反应器入口，另一端开口为反应器出口；
所述第一加热器和所述催化剂模块设置在所述反应器内腔中，所述第一加热器与所述反应器入口相邻，所述催化剂模块设置在所述第一加热器和所述反应器出口之间。
2.根据权利要求1所述的高效节能的化学反应器，其特征在于，所述催化剂模块包括载体和催化剂，所述载体为蜂窝状，所述催化剂附着在所述载体表面。
3.根据权利要求2所述的高效节能的化学反应器，其特征在于，所述载体为金属载体或陶瓷载体。
4.根据权利要求1所述的高效节能的化学反应器，其特征在于，所述第一加热器包括发热片，所述发热片为螺旋状、板状或管状。
5.根据权利要求1所述的高效节能的化学反应器，其特征在于，所述催化剂模块的数量设置为至少一个。
6.根据权利要求1所述的高效节能的化学反应器，其特征在于，所述催化剂模块设置为多个，所述化学反应器还包括至少一个第二加热器，所述第二加热器设置在所述反应器内腔的后半段，所述第二加热器设置在其中两个所述催化剂模块之间。
7.根据权利要求2所述的高效节能的化学反应器，其特征在于，所述催化剂为金属催化剂、合金催化剂、碳化物催化剂或氮化物催化剂中的一种。
8.根据权利要求7所述的高效节能的化学反应器，其特征在于，所述金属催化剂为贵金属催化剂。
9.根据权利要求7所述的高效节能的化学反应器，其特征在于，所述催化剂为铁催化剂、钌基催化剂或钌镍催化剂中的一种。
10.根据权利要求1所述的高效节能的化学反应器，其特征在于，所述反应器入口处设置第一固定法兰，所述反应器出口处设置第二固定法兰。
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2022
- 2022-07-04 CN CN202221699958.0U patent/CN217663371U/zh active Active
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