[發明專利]一種適用于液態氫源材料的脫氫反應的微通道反應器及其脫氫方法

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• 申請號: 201811089453.0
• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN109126658A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 林進猛;李利新
• 申請（專利權）人: 北京國能中林科技開發有限公司
• 主分類號: B01J19/00
• 分類號: B01J19/00;C01B3/22;C01B3/00
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 楊曉松

1.一種適用于液態氫源材料的脫氫反應的微通道反應器，其特征在于，所述微通道反應器圓柱形，包括外壁、進液管、基板、氣液分離腔、出液管和出氣管；所述進液管上開設有若干進液孔，在所述進液管的垂直方向上通過所述進液孔與所述基板連接，在所述基板上涂有催化劑涂層，所述基板由若干導流板隔成扇形組成，所述基板內設置有電加熱絲，所述基板上設置有擾流點，所述基板之間形成微通道，所述氣液分離腔是所述基板與所述外壁之間的區域，所述出氣管位于所述微通道反應器的頂部，所述出液管位于微通道反應器的底部，所述外壁包覆保溫材料。

2.根據權利要求1所述的適用于液態氫源材料的脫氫反應的微通道反應器，其特征在于，所述基板的數目為2～1000個，所述基板的形狀為直板、波浪板或折板中的一種以上，所述導流板的數目為2～32個，所述基板的直徑為所述微通道反應器直徑的0.1～0.9倍。

3.根據權利要求1所述的適用于液態氫源材料的脫氫反應的微通道反應器，其特征在于，所述保溫材料為玻璃纖維、聚氨酯、巖棉、珠光砂或氣凝膠中的一種以上。

4.根據權利要求1所述的適用于液態氫源材料的脫氫反應的微通道反應器，其特征在于，所述擾流點為圓形凸起或方塊凸起。

5.根據權利要求1所述的適用于液態氫源材料的脫氫反應的微通道反應器，其特征在于，所述微通道的厚度為50～2000微米。

6.根據權利要求1所述的適用于液態氫源材料的脫氫反應的微通道反應器，其特征在于，所述催化劑涂層為金屬層，所述金屬層是先在基板上涂覆AlOOH溶膠層，經過煅燒Ⅰ生成γ-Al₂O₃涂層，然后再在γ-Al₂O₃涂層上再涂覆金屬鹽層作為前驅體，在空氣或者惰性氣氛下，通過煅燒Ⅱ得到金屬氧化物，在氫氣氣氛下，進行還原反應制得。

7.根據權利要求6所述的適用于液態氫源材料的脫氫反應的微通道反應器，其特征在于，所述金屬層為Pt、Rh、Ru、Pd、Ni、Co、Mg、Ca或Fe中的一種以上，所述金屬鹽為上述金屬的硝酸鹽、醋酸鹽、草酸鹽、碳酸鹽、碳酸氫鹽、硫酸鹽或氯化物，所述惰性氣氛為N₂、Ar或He；所述煅燒Ⅰ的溫度為300～600℃，所述煅燒Ⅱ的溫度為200～550℃，所述還原反應的溫度為200～500℃；所述煅燒Ⅰ和煅燒Ⅱ，還原反應的時間均為3～8h，所述金屬層、γ-Al₂O₃涂層、金屬鹽層的厚度均為10～100微米。

8.根據權利要求1-7任一項所述的適用于液態氫源材料的脫氫反應的微通道反應器的脫氫方法，其特征在于，其具體步驟如下：

S1.氫源材料經預熱器預熱至80～300℃，經底部的進液管輸入微通道反應器，氫源材料由進液管上的進液孔均勻分布進入由基板之間的縫隙組成的微通道；

S2.在微通道內的催化劑涂層上，氫源材料被分解為儲氫載體和氫氣，產物從微通道出口進入氣液分離腔，在重力作用下，儲氫載體向下流動經出液管排出微通道反應器，氫氣上升由出氣管排出微通道反應器，完成脫氫處理。

9.根據權利要求8所述的適用于液態氫源材料的脫氫反應的微通道反應器的脫氫方法，其特征在于，步驟S2中所述儲氫載體為不飽和芳香烴化合物和/或雜環不飽和化合物中的一種或多種與溶劑的混合物，所述不飽和芳香烴化合物和/或雜環不飽和化合物：溶劑的質量比為(0.03～0.97)：1。

10.根據權利要求9所述的適用于液態氫源材料的脫氫反應的微通道反應器的脫氫方法，其特征在于，所述不飽和芳香烴化合物為苯、甲苯、乙苯、丙苯、異丙苯、鄰二甲苯、對二甲苯、間二甲苯、苯乙烯、萘、蒽、菲、苯酚、苯胺及其上述所述物質的衍生物；所述雜環不飽和化合物為咔唑、吲哚、N-甲基咔唑、N-乙基咔唑、N-正丙基咔唑、N-異丙基咔唑、N-正丁基咔唑、N-甲基吲哚、N-乙基吲哚、吡嗪、呋喃、吡咯、噻唑、吡啶、環戊吡嗪、苯并噻唑及其衍生物；所述溶劑為甲醇、乙醇、異丙醇、乙二醇、正丙醇、正丁醇、乙醚、甲醚、乙腈、甲酸、乙酸、乙酸乙酯、乙酸甲酯、甲酸乙酯、正丁醚、異丙醚、二氯甲烷、氯仿、四氯甲烷、二氯乙烷、正己烷、環己烷、正戊烷、正辛烷、二硫化碳或石油醚中的一種以上。