[发明专利]一种车载有机液体氢化物脱氢反应器

说明书

本发明公开了一种车载有机液体氢化物脱氢反应器，包括上部的脱氢反应区和下部的催化燃烧区，脱氢反应区和催化燃烧区间相互隔离；所述催化燃烧区内填充催化氧化催化剂，用于氢气催化燃烧反应；催化燃烧区左侧设有混合气体分布区，右侧设有尾气收集区；所述混合气体分布区用于使氢气、氧气混合气体均匀分布；所述催化燃烧区中垂直布设热管；所述热管贯穿催化燃烧区和脱氢反应区；所述脱氢反应区设置于催化燃烧区上部，内填充脱氢催化剂；脱氢反应区上部设有气液分离区；所述脱氢反应区的高度为催化燃烧区高度的1.1~1.5倍。本发明的反应器结构紧凑，方便拆卸，传热效率高，使用安全，并可以实现自行供热产生氢气。

技术领域

本发明属于有机液体氢化物脱氢技术领域，特别是涉及一种新型车载有机液体氢化物脱氢反应器。

背景技术

随着能源的枯竭和环境的日益恶劣，人们都在寻找可替代的绿色能源，其中氢能绿色无污染，来源广泛，但氢能在存储及运输等方面还存在问题。有机液体是一种储氢载体，在常温常压下为液态与汽油类似，可直接使用现有基础设施进行运输和储存。但有机液体加氢后变为有机液体氢化物，有机液体氢化物脱氢时需要供热，且大部分有机液体氢化物的脱氢温度较高，脱氢温度太高会导致脱氢催化剂失活，传热均匀及传热效率将会影响脱氢的效果。

在寻找高效的脱氢催化剂及较低脱氢温度的有机液体氢化物方面已有一定的进展，但对脱氢反应的传热传质研究较少。目前，大多数采用电加热、微波加热和直接燃烧等加热方式对有机液体氢化物脱氢反应进行加热，这些加热方式存在能源利用率低，系统辅助设备多，传热效率较低的问题，此外，有机液体氢化物脱氢后，大量的氢气会携带部分有机液体，需要在反应器后额外对此进行气液分离，这些存在的问题不利于有机液体氢化物脱氢技术在实际中的应用。

热管是利用工质的相变进行传热，具有非常好的导热性和均温性，在脱氢反应器中使用热管，可避免反应器局部过热导致脱氢催化剂失活，同时可获得非常好的传热效率；催化燃烧技术可以使燃料稳定完全的燃烧，降低燃烧的温度，减少有害气体的生成，此技术正好可以为脱氢反应供热而不会因温度太高导致脱氢催化剂失活，氢气可以发生催化燃烧，这样脱氢反应产生的小部分氢气作为催化燃烧的反应物，氢气催化燃烧反应为脱氢反应提供热量。因此，可以把氢气催化燃烧反应和有机液体氢化物脱氢反应甚至气液分离过程集成到一个反应器中，提高了整个系统的能量利用率，使整个系统结构更加紧凑。

发明内容

本发明的目的是为了解决有机液体氢化物脱氢反应器传热效率低、传热不均匀、体积庞大、结构复杂、所需辅助设备多的问题，提供一种新型车载有机液体氢化物脱氢反应器。所提出的反应器具有传热均匀且传热效率高、结构紧凑易拆卸、自热脱氢、气液内部分离等优点。

本发明解决以上问题所采用的技术方案是：

一种车载有机液体氢化物脱氢反应器，包括上部的脱氢反应区和下部的催化燃烧区，脱氢反应区和催化燃烧区间相互隔离；

所述催化燃烧区内填充催化氧化催化剂，用于氢气催化燃烧反应；催化燃烧区左侧设有混合气体分布区，右侧设有尾气收集区；所述混合气体分布区用于使氢气、氧气混合气体均匀分布；所述催化燃烧区中垂直布设热管；所述热管贯穿催化燃烧区和脱氢反应区；

所述脱氢反应区设置于催化燃烧区上部，内部填充脱氢催化剂；脱氢反应区上部设有气液分离区；

所述脱氢反应区的高度为催化燃烧区高度的1.1～1.5倍。

作为本发明的进一步改进，所述混合气体分布区为喇叭状结构，其断面呈等腰梯形，梯形底角60～90°

作为本发明的进一步改进，所述混合气体分布区填充有孔隙率为80％～98％、孔径为0.1mm～1.5mm的多孔介质，其作用是促进空气和氢气的混合，重新分布氢气和空气的混合气体，并可以防回火。

作为本发明的进一步改进，所述催化燃烧区内填充的催化氧化催化剂在150℃～500℃下催化氢气氧化。