[發明專利]一種基于氫氣催化燃燒加熱的脫氫裝置

在審

• 申請號: 201910537030.9
• 申請日: 2019-06-20
• 公開（公告）號: CN110282600A
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 鄭欣;焦宗寒;劉容海;程雪婷;陳國坤
• 申請（專利權）人: 云南電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: C01B3/00
• 分類號: C01B3/00;B67D7/76
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙) 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

本申請一種基于氫氣催化燃燒加熱的脫氫裝置，包括脫氫罐體1、反應管2以及氣體混合腔3，實際應用中，脫氫罐體1內填充有的氫氣燃燒催化劑，反應管2內填充有脫氫催化劑；氣體混合腔3向脫氫罐體1內通入空氣與氫氣的混合氣體，并在氫氣燃燒催化劑的作用下進行催化燃燒，在脫氫罐體1內釋放熱量；含氫有機液體通過反應管2的入口端21進入反應管2，通過脫氫催化劑和在脫氫罐體中吸收的熱量作用，使含氫有機液體中的氫氣與有機溶劑分離，并在出口端22排出。本申請提供的脫氫裝置有效利用脫氫反應得到的氫氣進行催化燃燒，以釋放的熱量替代電加熱方式，提高能量轉化和利用效率。

技術領域

本申請涉及新能源發電技術領域，尤其涉及一種基于氫氣催化燃燒加熱的脫氫裝置。

背景技術

有機液體儲氫技術是借助某些烯烴、炔烴或芳香烴等存在不飽和碳-碳鍵的儲氫溶劑，通過儲氫溶劑與氫氣發生可逆的“加氫/脫氫”反應，來實現氫氣的儲存和釋放。有機液體儲氫技術，可以通過液態溶劑的形式，將氣態的氫能進行存儲，以方便氫能運輸存放等工藝，使得有機液體儲氫技術可以應用在氫能發電系統中。

典型的氫能發電系統主要包括制氫單元、儲氫單元、脫氫單元和發電單元。其中，制氫單元可以采用電解水產生氫氣的技術，大量制得氫氣；儲氫單元采用有機液體，如苯環芳香烴來存儲氫氣；脫氫單元則是對存儲氫氣的有機液體進行加熱催化，脫出有機液體中的氫氣；發電單元則包括氫燃料電池或內燃機等電能轉化設備，將氫氣的化學能轉化為電能。其中，儲氫單元中的有機液體在存儲氫氣后，可以被稱為含氫有機液體；脫氫單元中的有機液體在脫出氫氣后，也稱為脫氫氫油。

實際應用中，含氫有機液體的脫氫過程是需要吸收熱量的，一般脫氫過程需要保持反應溫度為180-240℃，因此需要脫氫單元中的脫氫反應器為脫氫過程提供熱量供給。目前，脫氫反應器的熱量供給可以采用電加熱方式，電加熱所使用的電能，由氫燃料電池發電提供。然而，脫氫過程中需要消耗大量的熱量，進而需要大量的電能，而燃料電池總的轉換效率多在40％～50％范圍內，能量從氫氣化學能轉換為電能，再加熱脫氫反應的過程，限制了儲氫系統的能量效率，從而大大降低整個發電系統的能量效率。

發明內容

本申請提供了一種基于氫氣催化燃燒加熱的脫氫裝置，以解決傳統脫氫單元能量轉換效率低的問題。

本申請提供一種基于氫氣催化燃燒加熱的脫氫裝置，包括：脫氫罐體、反應管以及氣體混合腔；

其中，所述脫氫罐體內填充有的氫氣燃燒催化劑；所述反應管設置在所述脫氫罐體的內部，具有多重彎曲結構，以增加熱量吸收；所述反應管內填充有脫氫催化劑；所述反應管還包括設置脫氫罐體外部的入口端和出口端，含氫有機液體通過入口端進入反應管，通過所述脫氫催化劑和在脫氫罐體中吸收的熱量，使含氫有機液體中的氫氣與有機溶劑分離，并在所述出口端排出；

所述氣體混合腔連通所述脫氫罐體，以向所述脫氫罐體內通入空氣與氫氣的混合氣體，并在所述氫氣燃燒催化劑的作用下進行催化燃燒，釋放熱量。

可選的，所述脫氫罐體內的氫氣燃燒催化劑填充為多層結構；所述反應管中的脫氫催化劑為球負載顆粒結構。

可選的，所述氫氣燃燒催化劑為Al₂O₃球負載1％質量分數的金屬催化劑顆粒；所述脫氫催化劑為金屬催化劑。

可選的，所述脫氫罐體中還設有多個隔板，所述隔板為多孔板結構；所述隔板的邊緣連接所述脫氫罐體的內壁，以將所述脫氫罐體劃分為多個燃燒反應腔，均衡所述脫氫罐體內的混合氣體分布。

可選的，所述隔板的邊緣設有翻邊結構，以通過所述翻邊結構連接所述脫氫罐體的內壁；

或者，所述隔板與所述脫氫罐體之間為過盈配合，以使所述隔板的邊緣連接所述脫氫罐體的內壁。