[实用新型]一种自热式氨分解反应器

说明书

本实用新型提供一种自热式氨分解反应器，包括外套筒及设置在其内部的内套筒，内套筒内部填充有第一催化剂，内套筒与外套筒的间隙填充有第二催化剂，其中，第一催化剂与第二催化剂之一为氨分解催化剂，另一为催化燃烧催化剂。燃料气在催化燃烧催化剂的作用下产生热量，并将燃烧废气排出；氨气在氨分解催化剂的作用下进行氨分解反应，反应过程所需的热量来自于燃料气的催化燃烧，即本装置仅需填充催化燃烧催化剂而不需额外设置燃烧器等产热装置即可进行氨分解反应，从而有效简化了装置结构，并降低了设备成本；同时，设备的后期维护过程也仅需更换催化燃烧催化剂，降低了设备维护的难度和工作量。

技术领域

本实用新型涉及氨分解制氢技术领域，具体涉及一种自热式氨分解反应器。

背景技术

氨分解制氢是一种化学反应，是指液氨加热至800～850℃，在镍基催化剂作用下，将氨进行分解，可以得到含75％H₂、25％N₂的氢氮混合气体。原料氨容易得到，价格低廉，原料消耗较少。因此通过氨催化分解制氢为燃料电池供氢是一条高效、可靠的途径。

中国专利CN110203882A公开了一种氨分解装置，其包括壳体、反应段及换热盘管，壳体包括依次连通的加热区和换热区；反应段包括依次连通设置的第一反应段和第二反应段，第一反应段设置于加热区内，第二反应段设置于换热区内；换热盘管依次螺旋缠绕于第二反应段和第一反应段的外壁上。其中，在加热区内且位于壳体内壁与第一反应段之间还设置有燃烧器，来自燃料罐的燃料进入燃烧器内燃烧，其生成的热用以维持第一反应段内的反应温度，同时燃烧产生的尾气进入换热区，用于对未进入第一反应段进行反应的氨气进行预热；并维持进入第二反应段的反应温度。然而，燃烧器的设置增大了氨分解装置的结构复杂程度，且明火燃烧不仅不利于温度控制，也限制了装置的应用场合，设备运行成本及后期设备维护的难度也随之增大。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有氨分解装置的结构复杂且设备运行成本较高的缺陷，从而提供一种自热式氨分解反应器。

本实用新型提供一种自热式氨分解反应器，包括：

外套筒，包括分设于其两端的第一进气口和第一出气口；

内套筒，设置于所述外套筒内部，所述内套筒包括分设于其两端且延伸至所述外套筒外侧的第二进气口和第二出气口，所述内套筒内部填充有第一催化剂，所述内套筒与外套筒的间隙填充有第二催化剂，其中，所述第一催化剂与第二催化剂之一为氨分解催化剂，另一为催化燃烧催化剂；

所述第一进气口或第二进气口适于连通燃料气，所述燃料气适于与催化燃烧催化剂发生放热反应。

进一步地，所述催化燃烧催化剂为氢催化燃烧催化剂或氨催化燃烧催化剂，所述氢催化燃烧催化剂为MgAl₂O₄、Mn-Co-Cu-Fe-Ni/γ-Al₂O₃/堇青石、Pt/γ-Al₂O₃/堇青石、Pt/Ce_xZr_1-xO₂/γ-Al₂O₃中的至少一种，所述氨催化燃烧催化剂为Fe₂O₃、V₂O₅、Cr₂O₃、MoO_x、WO_x中的至少一种；

所述氨分解催化剂为钌基氨分解催化剂、铁基氨分解催化剂或镍基氨分解催化剂。

进一步地，所述自热式氨分解反应器还包括，

保温材料，设置于所述外套筒外壁；

热电偶，贯穿所述外套筒外壁。