CN2657762Y - 热翅板式化学反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型热翅板反应器涉及的是一种新型的化学反应器，是燃料电池系统制氢、化工厂原料气制备的重要装置。结构具有真空充液封头和芯体，真空充液封头设在真空充液通道两侧，其中一侧真空充液封头设有接管，芯体由真空充液通道和若干个板翅通道间隔叠置而构成。板翅通道由一封条分隔成加热或冷却(视吸热和放热反应而定)通道和反应介质通道。在反应介质通道，采用喷涂工艺使催化剂附着在板翅通道的翅片和板片上。加热(或冷却)介质通道和反应介质通道都具有翅片，翅片上、下设有隔板(密封隔板)，通道侧边设有封条。真空充液通道内可以设置翅片，翅片上、下设有隔板(密封隔板)，真空充液通道侧封条设置在介质侧(进、出口侧)的真空充液通道两侧。

Description

热翅板式化学反应器

所属技术领域

本发明涉及一种新型的化学反应器，是燃料电池系统制氢、化工厂原料气制备的重要装置。

背景技术

目前的石油化工厂用化学反应器，如管式制氢转化反应器，具有效率低、体积巨大的缺点。热管式化学反应器效率较高、成本高、体积较大、空间布置困难的缺点。先进运载工具的燃料电池系统对制氢装置具有很高的要求：更高的转化效率、更小的体积以及高的可靠性。

发明内容

本发明旨在克服上述存在的问题，提出一种热翅板式化学反应器，该反应器的主体是由带催化剂(或不带催化剂)板翅通道和真空充液通道间隔叠置而成，传热面积大，反应效率高，具有体积小、重量轻，空间布置方便的优点，材料采用不锈钢或高温合金时，还能承受高温、高压和耐腐蚀，比管式反应器和热管反应器的性能、成本都有很大的改进与提高。

本发明采用以下技术方案实现：热翅板式化学反应器结构包括真空充液封头和芯体两部分。真空充液封头设在真空充液通道两侧，其中一侧封头上设有接管，用以将真空充液通道抽成真空并充装工作液体。芯体有若干个板翅通道和真空充液通道构成，芯体组装时真空充液通道和板翅通道间隔叠置。板翅通道由一封条分隔成加热或冷却(视吸热或放热反应而定)通道和反应介质通道。在反应介质通道，采用喷涂工艺使催化剂附着在板翅通道的翅片和板片上。加热(或冷却)介质通道和反应介质通道都具有翅片，翅片上、下设有隔板(密封隔板)，通道侧边设有封条。真空充液通道内可以设置翅片，翅片上、下设有隔板(密封隔板)，真空充液通道侧封条设置在介质侧(进、出口侧)的真空充液通道两侧。按实际需要由多个板翅通道与真空充液通道间隔叠置，整体呈水平倾斜α角布置或垂直布置，以保证真空通道内的工作液体从冷介质段自然回流到热介质段。

本发明将板翅通道和真空充液通道间隔叠置，热(冷)介质通道和反应介质通道并列布置，真空通道内工作液体通过内部相变进行热量转移，使热流体和冷流体之间形成准逆流型流动，同时由真空通道相变传热所致的良好等温性能，使得催化剂得到最佳利用，具有传热面积大、反应收率高、存在体积小、重量轻、空间布置方便、成本低等优点。用于甲醇制氢系统的不锈钢热翅板式化学反应器，还具有耐高温(可达900℃)、耐高压(可达15MPa)、抗腐蚀的优点，与热管化学反应器相比，成本下降50％，所占空间缩小50％。

附图说明

以下结合附图对本发明作进一步说明。

图1是热翅板式化学反应器结构示意图。

其中，1、7-封头；8-接管；5-隔板；2-板翅通道翅片；3-板翅通道封条；6-真空充液通道翅片；4-真空充液通道封条。

图2是热翅板式化学反应器的冷、热介质通道和反应介质通道结构示意图。其中，5-隔板；2-板翅通道翅片；3-板翅通道封条。

图3是热翅板化学反应器真空充液通道结构示意图。

其中，5-隔板；6-真空充液通道翅片；4-真空充液通道封条。

图4-a和图4-b是吸热反应和放热反应热翅板化学反应器布置示意图。

其中α为板翅通道和真空充液通道组装时整体呈水平倾斜的角度；其他同图1。

具体实施方式

参照附图1-4，热翅板式化学反应器主要结构具有封头1、7和芯体两部分。封头1、7设置在真空充液通道两侧，其中一侧封头7上设有接管8，用以将真空充液通道抽成真空并充装工作液体。芯体由若干个板翅通道和真空充液通道间隔叠置、真空钎焊而成。板翅通道上下设有隔板5，两侧设有封条3，通道内设有翅片2。每个板翅通道由一封条3分隔成两并列的热介质(或冷介质)通道和反应介质通道，实现热流体和冷流体的逆流流动。热介质通道和冷介质通道及反应介质通道都具有翅片，翅片2上、下设有隔板5(密封隔板)，翅片侧设有封条3，形成若干通道，便于充分换热。板翅通道内的翅片形式为平直、多孔、锯齿、波纹或百叶窗形。真空充液通道上下设有隔板5，两侧设有封条4，通道内可以设置翅片。真空充液通道翅片都采用多孔形，翅片6上、下设有隔板5(密封隔板)，翅片侧设有封条4。芯体按实际需要设置多个板翅通道和真空充液通道，组装时板翅通道和真空充液通道间隔叠置，整体呈水平倾斜α角(一般取15°左右)布置或垂直布置。工作时，真空充液通道内的工作液体在热介质段吸收热量，蒸发成为蒸汽，运动到冷介质段冷凝放热成为液体，将热量传给冷介质后自然回流到热介质段。如此循环运作，实现传热和强化反应目的。

参照附图4-a，吸热化学反应，反应催化剂装填于热板翅的冷却端，热流体的热量通过热板翅传送到反应侧。

参照附图4-b，放热化学反应，反应催化剂装填于热板翅的吸热端，反应热通过热板翅传送到冷流体侧。

Claims (10)

1、一种热翅板反应器，其特征是热翅板反应器包括真空充液封头(1)和(7)及芯体，真空充液封头(1)和(7)设在真空充液通道两侧，其中一侧真空充液封头(7)设有接管(8)，芯体包括若干个板翅通道和真空充液通道。

2、根据权利要求1所述热翅板反应器，其特征是芯体组装时真空充液通道和板翅通道间隔叠置。

3、根据权利要求1所述热翅板反应器，其特征是真空充液通道上下设有隔板(5)，两侧设有封条(4)。

4、根据权利要求1或3所述热翅板反应器，其特征是真空充液通道内可设置翅片(6)。

5、根据权利要求1所述热翅板反应器，其特征是板翅通道上下设有隔板(5)，两侧设有封条(3)，通道内设有翅片(2)，每个板翅通道中间由一封条(3)分隔成两并列的热介质或冷介质通道和反应介质通道。

6、根据权利要求1所述热翅板反应器，其特征是热介质或冷介质通道和反应介质通道并列布置在板翅通道内。

7、根据权利要求1或5所述热翅板反应器，其特征是板翅通道的翅片形式为平直、多孔、锯齿、波纹或百叶窗形。

8、根据权利要求1所述热翅板反应器，其特征是真空充液通道的翅片形式为多孔形。

9、根据权利要求1所述热翅板反应器，其特征是整体呈水平倾斜布置或垂直布置。

10、根据权利要求1所述热翅板反应器，其特征是整体水平倾斜角为15°。

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