CN223950737U - 一种利用氨气制备氢气的反应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用氨气制备氢气的反应装置，包括反应管道，反应管道上设置有进气口、氢气出口和氮气出口，还包括设置在所述反应管道内的催化装置和钯膜结构。催化装置包括可拆卸设置在反应管道内的环形催化架、位于所述进气口和所述环形催化架之间的均流催化网板。所述钯膜结构包括汇流结构和安装在所述汇流结构上的管状钯膜件，所述管状钯膜件内设置有导流件。本方案通过设置环形催化架、均流催化网板和催化管为催化剂提供足够的附着面积，以增加氨气与催化剂的接触面积，提升氨气转化效率，同时环形催化架可进行拆装，便于拆卸进行维护。本方案的钯膜结构配合导流管，可提升氢气通过速率，进而提升氢气收集效率。

Description

一种利用氨气制备氢气的反应装置

技术领域

本实用新型涉及氢气制备领域，更具体地说，涉及一种利用氨气制备氢气的反应装置。

背景技术

氨气分解制备氢气是一个重要的工业过程，尤其在能源转型和氢能应用日益重要的今天，氨气分解成为了一个备受关注的制氢途径。氨气是一种氢气密度较高的化学物质，分解过程中可以产生大量的氢气，因此，氨气分解制氢被认为是氢能生产的一个重要方向。

氨气分解制备氢气通常在密封管道进行，通过提供合适的催化剂、温度等条件，使通入密封管道内的氨气发生分解反应，得到氮气和氢气，并通过特定的钯膜结构，实现氢气的分离。上述催化剂一般采用镍铝催化剂，催化剂直接涂覆在管道内壁上，但是，上述涂覆方式无法保证气体与催化剂充分接触，影响氢气的制备率。且当催化剂催化效率降低时，可能需要对催化剂进行补涂或者清洁，直接涂覆在管道内壁导致对催化剂的维护十分不便。现有的氢气分离通常是氢气自然逸散透钯膜结构，氢气的透过效率较低，收集效率慢，存在氢气未被收集便被从废气管道排出的情况，还会对管道内氨气转化效率造成影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种利用氨气制备氢气的反应装置，用以解决上述背景技术中存在的技术问题。

本实用新型技术方案提供一种利用氨气制备氢气的反应装置，包括反应管道，反应管道上设置有进气口、氢气出口和氮气出口，还包括设置在所述反应管道内的催化装置和钯膜结构；

所述催化装置包括可拆卸设置在反应管道内的环形催化架、位于所述进气口和所述环形催化架之间的均流催化网板，所述均流催化网板与所述环形催化架固定连接，所述环形催化架和所述均流催化网板上均涂覆有催化剂，所述环形催化架悬空设置且与所述反应管道同心设置；

所述钯膜结构包括汇流结构和安装在所述汇流结构上的管状钯膜件，所述管状钯膜件内设置有导流件，所述导流件与所述汇流结构连通，所述汇流结构连接负压产生机构。

在一个优选地实施例中，所述环形催化架的长度与所述反应管道的长度相适应，所述环形催化架沿所述环形催化架的外周设置有若干个催化管。

在一个优选地实施例中，所述环形催化架和所述催化管均为网状结构。

在一个优选地实施例中，所述均流催化网板的直径与所述反应管道的内径相适应，所述环形催化架上延伸设置有连接座，所述连接座与所述均流催化网板固定。汇流

在一个优选地实施例中，所述环形催化架的外部设置有限位导条，所述反应管道内设置有限位导槽，所述限位导条插入所限位导槽。

在一个优选地实施例中，所述管状钯膜件间隔设置若干个，且均伸入所述环形催化架的内部区域。

在一个优选地实施例中，所述导流件包括导流管，所述导流管上均匀设置有若干个导气孔，所述导流管的出气端位于所述汇流结构内。

在一个优选地实施例中，所述反应管道两端均设置有保温腔。

本实用新型技术方案的有益效果是：

本方案通过设置环形催化架、均流催化网板和催化管为催化剂提供足够的附着面积，以增加氨气与催化剂的接触面积，提升氨气转化效率，同时环形催化架可进行拆装，便于拆卸进行维护。本方案的钯膜结构配合导流管，可提升氢气通过速率，进而提升氢气收集效率，避免过多的氢气位于反应管道，对氨气转化造成影响。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图，

图2为本实用新型剖视图，

图3为本实用新型催化装置整体结构示意图，

图4为本实用新型钯膜结构整体结构示意图。

附图标记说明：1反应管道、2进气口、3氢气出口、4氮气出口、5催化装置、51环形催化架、52均流催化网板、53催化管、54连接座、55限位导条、6钯膜结构、61管状钯膜件、62导流管、63导气孔、64汇流结构、7保温腔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。本实用新型的实施例是为了示例和描述方便起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

如图1-图4所示，本实用新型技术方案提供一种利用氨气制备氢气的反应装置，包括反应管道1，反应管道1上设置有进气口2、氢气出口3和氮气出口4，还包括设置在所述反应管道1内的催化装置5和钯膜结构6。氨气通过进气口2通入反应管道1，设置在反应管道1内的催化装置5可以促进氨气的分解，以产生氢气和氮气，其中钯膜结构6仅允许氢气通过，进而实现氢气的分离，分离后的氢气通过氢气出口3排出并通过相应的收集装置进行收集，而氮气和其杂质则通过氮气出口4排出通过相应的收集装置进行收集。其中，催化装置5中使用的催化剂为镍铝催化剂。

所述催化装置5包括可拆卸设置在反应管道1内的环形催化架51、位于所述进气口2和所述环形催化架51之间的均流催化网板52，所述均流催化网板52与所述环形催化架51固定连接，所述环形催化架51和所述均流催化网板52上均涂覆有催化剂。

上述方案中，所述均流催化网板52的直径与所述反应管道1的内径相适应，所述环形催化架51上延伸设置有连接座54，所述连接座54与所述均流催化网板52固定。氨气进入反应管道1后，首先通过均流催化网板52进行均匀分散，均流催化网板52上涂覆有催化剂，在均流的同时为氨气提供催化剂环境，实现氨气的初步分解，接着未被分解氨气继续向氢气出口侧移动，设置在环形催化架51上的催化剂也同样为氨气分解提供催化剂环境，所述环形催化架51悬空设置且与所述反应管道1同心设置，实现氨气与催化剂的充分接触。

进一步的，为了保证氨气可以与催化剂进行更加充分的接触，以使氨气反应完全，提高氢气的制备率，所述环形催化架51的长度与所述反应管道1的长度相适应，所述环形催化架51沿所述环形催化架51的外周设置有若干个催化管53。催化管53可增加催化剂的涂覆面积，从而增加与反应管道1内气体的接触面积，增加转化效率，同时将环形催化架51和所述催化管53均设置为网状结构，其上均布网孔，网状结构的空隙内均可附着催化剂，进一步增加转化效率。

为了便于催化装置5维护，将环形催化架51可拆卸设置在反应管道1内，其中环形催化架51的外部设置有限位导条55，所述反应管道1内设置有限位导槽(限位导槽图中未给出)。限位导条55与限位导槽滑动连接，进行环形催化架51固定时，限位导条55插入所限位导槽，拆卸时使限位导条55与限位导槽分离即可。

所述钯膜结构6包括汇流结构64和安装在所述汇流结构64上的管状钯膜件61，所述管状钯膜件61内设置有导流件，所述导流件与所述汇流结构64连通，所述汇流结构64连接负压产生机构。管状钯膜件61仅允许氢气通过，反应管道1内产生的氢气由管状钯膜件61外部进入管状钯膜件61的内部，然后再通过导流件进入汇流结构64内，并通过氢气出口3排出收集。所述管状钯膜件61间隔设置若干个，且均伸入所述环形催化架51的内部区域，设置多个管状钯膜件61，增加氢气的收集效率，且管状钯膜件61之间互不干扰，均可单独进行氢气收集。

所述导流件包括导流管62，所述导流管62上均匀设置有若干个导气孔63，所述导流管62的出气端位于所述汇流结构64内。在进行氢气收集时，为了保证氢气的透过效率，设置负压产生机构，使汇流结构64内处于负压状态，进而使导流管62处于向汇流管抽气状态，增加管状钯膜件61外部氢气进入管状钯膜件61内部的效率，同时为了避免抽气对管道内的气流影响较大，汇流管的负压不宜过大，具体根据实际反应情况设置。

同时，为了保证反应管内温度条件满足反应要求，在所述反应管道1两端均设置有保温腔7，可避免反应管道1内热量逸散，维持反应稳定，降低加热装置的负担。

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。基于本实用新型中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。本实用新型中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。

Claims (8)

1.一种利用氨气制备氢气的反应装置，包括反应管道，反应管道上设置有进气口、氢气出口和氮气出口，其特征在于：还包括设置在所述反应管道内的催化装置和钯膜结构；

所述催化装置包括可拆卸设置在反应管道内的环形催化架、位于所述进气口和所述环形催化架之间的均流催化网板，所述均流催化网板与所述环形催化架固定连接，所述环形催化架和所述均流催化网板上均涂覆有催化剂，所述环形催化架悬空设置且与所述反应管道同心设置；

所述钯膜结构包括汇流结构和安装在所述汇流结构上的管状钯膜件，所述管状钯膜件内设置有导流件，所述导流件与所述汇流结构连通，所述汇流结构连接负压产生机构。

2.根据权利要求1所述的一种利用氨气制备氢气的反应装置，其特征在于：所述环形催化架的长度与所述反应管道的长度相适应，所述环形催化架沿所述环形催化架的外周设置有若干个催化管。

3.根据权利要求2所述的一种利用氨气制备氢气的反应装置，其特征在于：所述环形催化架和所述催化管均为网状结构。

4.根据权利要求1所述的一种利用氨气制备氢气的反应装置，其特征在于：所述均流催化网板的直径与所述反应管道的内径相适应，所述环形催化架上延伸设置有连接座，所述连接座与所述均流催化网板固定。

5.根据权利要求1所述的一种利用氨气制备氢气的反应装置，其特征在于：所述环形催化架的外部设置有限位导条，所述反应管道内设置有限位导槽，所述限位导条插入所限位导槽。

6.根据权利要求1所述的一种利用氨气制备氢气的反应装置，其特征在于：所述管状钯膜件间隔设置若干个，且均伸入所述环形催化架的内部区域。

7.根据权利要求1所述的一种利用氨气制备氢气的反应装置，其特征在于：所述导流件包括导流管，所述导流管上均匀设置有若干个导气孔，所述导流管的出气端位于所述汇流结构内。

8.根据权利要求1所述的一种利用氨气制备氢气的反应装置，其特征在于：所述反应管道两端均设置有保温腔。