[發明專利]一種車載有機液體氫化物脫氫反應器

在審

• 申請號: 202110609331.5
• 申請日: 2021-06-01
• 公開（公告）號: CN113332933A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 朱躍釗;岳晁裕;李月豪;王銀峰
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: B01J8/02
• 分類號: B01J8/02;F23D14/18;F28D15/02;C07D209/86
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所 32230
• 代理人: 樊文紅

本發明公開了一種車載有機液體氫化物脫氫反應器，包括上部的脫氫反應區和下部的催化燃燒區，脫氫反應區和催化燃燒區間相互隔離；所述催化燃燒區內填充催化氧化催化劑，用于氫氣催化燃燒反應；催化燃燒區左側設有混合氣體分布區，右側設有尾氣收集區；所述混合氣體分布區用于使氫氣、氧氣混合氣體均勻分布；所述催化燃燒區中垂直布設熱管；所述熱管貫穿催化燃燒區和脫氫反應區；所述脫氫反應區設置于催化燃燒區上部，內填充脫氫催化劑；脫氫反應區上部設有氣液分離區；所述脫氫反應區的高度為催化燃燒區高度的1.1~1.5倍。本發明的反應器結構緊湊，方便拆卸，傳熱效率高，使用安全，并可以實現自行供熱產生氫氣。

技術領域

本發明屬于有機液體氫化物脫氫技術領域，特別是涉及一種新型車載有機液體氫化物脫氫反應器。

背景技術

隨著能源的枯竭和環境的日益惡劣，人們都在尋找可替代的綠色能源，其中氫能綠色無污染，來源廣泛，但氫能在存儲及運輸等方面還存在問題。有機液體是一種儲氫載體，在常溫常壓下為液態與汽油類似，可直接使用現有基礎設施進行運輸和儲存。但有機液體加氫后變為有機液體氫化物，有機液體氫化物脫氫時需要供熱，且大部分有機液體氫化物的脫氫溫度較高，脫氫溫度太高會導致脫氫催化劑失活，傳熱均勻及傳熱效率將會影響脫氫的效果。

在尋找高效的脫氫催化劑及較低脫氫溫度的有機液體氫化物方面已有一定的進展，但對脫氫反應的傳熱傳質研究較少。目前，大多數采用電加熱、微波加熱和直接燃燒等加熱方式對有機液體氫化物脫氫反應進行加熱，這些加熱方式存在能源利用率低，系統輔助設備多，傳熱效率較低的問題，此外，有機液體氫化物脫氫后，大量的氫氣會攜帶部分有機液體，需要在反應器后額外對此進行氣液分離，這些存在的問題不利于有機液體氫化物脫氫技術在實際中的應用。

熱管是利用工質的相變進行傳熱，具有非常好的導熱性和均溫性，在脫氫反應器中使用熱管，可避免反應器局部過熱導致脫氫催化劑失活，同時可獲得非常好的傳熱效率；催化燃燒技術可以使燃料穩定完全的燃燒，降低燃燒的溫度，減少有害氣體的生成，此技術正好可以為脫氫反應供熱而不會因溫度太高導致脫氫催化劑失活，氫氣可以發生催化燃燒，這樣脫氫反應產生的小部分氫氣作為催化燃燒的反應物，氫氣催化燃燒反應為脫氫反應提供熱量。因此，可以把氫氣催化燃燒反應和有機液體氫化物脫氫反應甚至氣液分離過程集成到一個反應器中，提高了整個系統的能量利用率，使整個系統結構更加緊湊。

發明內容

本發明的目的是為了解決有機液體氫化物脫氫反應器傳熱效率低、傳熱不均勻、體積龐大、結構復雜、所需輔助設備多的問題，提供一種新型車載有機液體氫化物脫氫反應器。所提出的反應器具有傳熱均勻且傳熱效率高、結構緊湊易拆卸、自熱脫氫、氣液內部分離等優點。

本發明解決以上問題所采用的技術方案是：

一種車載有機液體氫化物脫氫反應器，包括上部的脫氫反應區和下部的催化燃燒區，脫氫反應區和催化燃燒區間相互隔離；

所述催化燃燒區內填充催化氧化催化劑，用于氫氣催化燃燒反應；催化燃燒區左側設有混合氣體分布區，右側設有尾氣收集區；所述混合氣體分布區用于使氫氣、氧氣混合氣體均勻分布；所述催化燃燒區中垂直布設熱管；所述熱管貫穿催化燃燒區和脫氫反應區；

所述脫氫反應區設置于催化燃燒區上部，內部填充脫氫催化劑；脫氫反應區上部設有氣液分離區；

所述脫氫反應區的高度為催化燃燒區高度的1.1～1.5倍。

作為本發明的進一步改進，所述混合氣體分布區為喇叭狀結構，其斷面呈等腰梯形，梯形底角60～90°

作為本發明的進一步改進，所述混合氣體分布區填充有孔隙率為80％～98％、孔徑為0.1mm～1.5mm的多孔介質，其作用是促進空氣和氫氣的混合，重新分布氫氣和空氣的混合氣體，并可以防回火。

作為本發明的進一步改進，所述催化燃燒區內填充的催化氧化催化劑在150℃～500℃下催化氫氣氧化。